OAuth2.0二 JWT以及Oauth2实现SSO

一 JWT

1.1 什么是JWT

JSON Web Token（JWT）是一个开放的行业标准（RFC 7519），它定义了一种简介的、自包含的协议格式，用于在通信双方传递json对象，传递的信息经过数字签名可以被验证和信任。JWT可以使用HMAC算法或使用RSA的公钥/私钥对来签名，防止被篡改。
官网： https://jwt.io/
标准： https://tools.ietf.org/html/rfc7519

JWT令牌的优点：

  1. jwt基于json，非常方便解析。
  2. 可以在令牌中自定义丰富的内容，易扩展。
  3. 通过非对称加密算法及数字签名技术，JWT防止篡改，安全性高。
  4. 资源服务使用JWT可不依赖授权服务即可完成授权。

缺点：
JWT令牌较长，占存储空间比较大。

1.2 JWT组成

一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部（header）、载荷（payload）与签名（signature）。
在这里插入图片描述
头部（header）
头部用于描述关于该JWT的最基本的信息：类型（即JWT）以及签名所用的算法（如HMACSHA256或RSA）等。
这也可以被表示成一个JSON对象：

{"alg": "HS256","typ": "JWT"
}

然后将头部进行base64加密（该加密是可以对称解密的),构成了第一部分:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

载荷（payload）
第二部分是载荷，就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包含三个部分：

  • 标准中注册的声明（建议但不强制使用）
    iss: jwt签发者
    sub: jwt所面向的用户
    aud: 接收jwt的一方
    exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
    nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
    iat: jwt的签发时间
    jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
  • 公共的声明
    公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息.但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密.
  • 私有的声明
    私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。
    定义一个payload：
{"sub": "1234567890","name": "John Doe","iat": 1516239022
}

然后将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分:

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

签名（signature）
jwt的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

  • header (base64后的)
  • payload (base64后的)
  • secret(盐，一定要保密）

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分:

var encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);var signature = HMACSHA256(encodedString, 'fox'); // khA7TNYc7_0iELcDyTc7gHBZ_xfIcgbfpzUNWwQtzME

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.khA7TNYc7_0iELcDyTc7gHBZ_xfIcgbfpzUNWwQtzME

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

如何应用
一般是在请求头里加入Authorization，并加上Bearer标注：

fetch('api/user/1', {headers: {'Authorization': 'Bearer ' + token}
})

服务端会验证token，如果验证通过就会返回相应的资源。整个流程就是这样的:
在这里插入图片描述

1.3 JJWT

JJWT是一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库，永远免费和开源(Apache License，版本2.0)。JJWT很容易使用和理解。它被设计成一个以建筑为中心的流畅界面，隐藏了它的大部分复杂性。

快速开始
引入依赖

<!--JWT依赖-->
<dependency><groupId>io.jsonwebtoken</groupId><artifactId>jjwt</artifactId><version>0.9.1</version>
</dependency>

创建token
创建测试类，生成token

@Test
public void test() {//创建一个JwtBuilder对象JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder()//声明的标识{"jti":"666"}.setId("666")//主体，用户{"sub":"Fox"}.setSubject("Fox")//创建日期{"ita":"xxxxxx"}.setIssuedAt(new Date())//签名手段，参数1：算法，参数2：盐.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "123123");//获取tokenString token = jwtBuilder.compact();System.out.println(token);//三部分的base64解密System.out.println("=========");String[] split = token.split("\\.");System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[0]));System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[1]));//无法解密System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[2]));
}

运行结果
在这里插入图片描述
token的验证解析
在web应用中由服务端创建了token然后发给客户端，客户端在下次向服务端发送请求时需要携带这个token（这就好像是拿着一张门票一样），那服务端接到这个token应该解析出token中的信息（例如用户id）,根据这些信息查询数据库返回相应的结果。

@Test
public void testParseToken(){//tokenString token ="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI2NjYiLCJzdWIiOiJGb3giLCJpYXQiOjE2MDgyNzI1NDh9" +".Hz7tk6pJaest_jxFrJ4BWiMg3HQxjwY9cGmJ4GQwfuU";//解析token获取载荷中的声明对象Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("123123").parseClaimsJws(token).getBody();System.out.println("id:"+claims.getId());System.out.println("subject:"+claims.getSubject());System.out.println("issuedAt:"+claims.getIssuedAt());
}

在这里插入图片描述
试着将token或签名秘钥篡改一下，会发现运行时就会报错，所以解析token也就是验证token
在这里插入图片描述
token过期校验
有很多时候，我们并不希望签发的token是永久生效的，所以我们可以为token添加一个过期时间。原因：从服务器发出的token，服务器自己并不做记录，就存在一个弊端：服务端无法主动控制某个token的立刻失效。
在这里插入图片描述
当未过期时可以正常读取，当过期时会引发io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException异常。
在这里插入图片描述
自定义claims
我们刚才的例子只是存储了id和subject两个信息，如果你想存储更多的信息（例如角色）可以自定义claims。

@Test
public void test() {//创建一个JwtBuilder对象JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder()//声明的标识{"jti":"666"}.setId("666")//主体，用户{"sub":"Fox"}.setSubject("Fox")//创建日期{"ita":"xxxxxx"}.setIssuedAt(new Date())//设置过期时间   1分钟.setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis()+60*1000))//直接传入map// .addClaims(map).claim("roles","admin").claim("logo","xxx.jpg")//签名手段，参数1：算法，参数2：盐.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "123123");//获取tokenString token = jwtBuilder.compact();System.out.println(token);//三部分的base64解密System.out.println("=========");String[] split = token.split("\\.");System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[0]));System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[1]));//无法解密System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[2]));
}@Test
public void testParseToken(){//tokenString token ="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI2NjYiLCJzdWIiOiJGb3giLCJpYXQiOjE2MDgyNzYzMTUsImV4cCI6MTYwODI3NjM3NSwicm9sZXMiOiJhZG1pbiIsImxvZ28iOiJ4eHguanBnIn0.Geg2tmkmJ9iWCWdvZNE3jRSfRaXaR4P3kiPDG3Lb0z4";//解析token获取载荷中的声明对象Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("123123").parseClaimsJws(token).getBody();System.out.println("id:"+claims.getId());System.out.println("subject:"+claims.getSubject());System.out.println("issuedAt:"+claims.getIssuedAt());DateFormat sf =new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");System.out.println("签发时间:"+sf.format(claims.getIssuedAt()));System.out.println("过期时间:"+sf.format(claims.getExpiration()));System.out.println("当前时间:"+sf.format(new Date()));System.out.println("roles:"+claims.get("roles"));System.out.println("logo:"+claims.get("logo"));
}

结果
在这里插入图片描述

1.4 Spring Security Oauth2整合JWT

整合JWT
在之前的spring security Oauth2的代码基础上修改
引入依赖

<dependency><groupId>org.springframework.security</groupId><artifactId>spring-security-jwt</artifactId><version>1.0.9.RELEASE</version>
</dependency>

添加配置文件JwtTokenStoreConfig.java

@Configuration
public class JwtTokenStoreConfig {@Beanpublic TokenStore jwtTokenStore(){return new JwtTokenStore(jwtAccessTokenConverter());}@Beanpublic JwtAccessTokenConverter jwtAccessTokenConverter(){JwtAccessTokenConverter accessTokenConverter = newJwtAccessTokenConverter();//配置JWT使用的秘钥accessTokenConverter.setSigningKey("123123");return accessTokenConverter;}
}

在授权服务器配置中指定令牌的存储策略为JWT
在这里插入图片描述
用密码模式测试

在这里插入图片描述
发现获取到的令牌已经变成了JWT令牌，将access_token拿到https://jwt.io/ 网站上去解析下可以获得其中内容。
在这里插入图片描述
扩展JWT中的存储内容
有时候我们需要扩展JWT中存储的内容，这里我们在JWT中扩展一个 key为enhance，value为enhance info 的数据。
继承TokenEnhancer实现一个JWT内容增强器

public class JwtTokenEnhancer implements TokenEnhancer {@Overridepublic OAuth2AccessToken enhance(OAuth2AccessToken accessToken,OAuth2Authentication authentication) {Map<String, Object> info = new HashMap<>();info.put("enhance", "enhance info");((DefaultOAuth2AccessToken) accessToken).setAdditionalInformation(info);return accessToken;}
}

创建一个JwtTokenEnhancer实例

@Bean
public JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer() {
return new JwtTokenEnhancer();
}

在授权服务器配置中配置JWT的内容增强器

@Autowired
private JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer;@Override
public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) throws Exception {//配置JWT的内容增强器TokenEnhancerChain enhancerChain = new TokenEnhancerChain();List<TokenEnhancer> delegates = new ArrayList<>();delegates.add(jwtTokenEnhancer);delegates.add(jwtAccessTokenConverter);enhancerChain.setTokenEnhancers(delegates);endpoints.authenticationManager(authenticationManagerBean) //使用密码模式需要配置.tokenStore(tokenStore)  //配置存储令牌策略.accessTokenConverter(jwtAccessTokenConverter).tokenEnhancer(enhancerChain) //配置tokenEnhancer.reuseRefreshTokens(false)  //refresh_token是否重复使用.userDetailsService(userService) //刷新令牌授权包含对用户信息的检查.allowedTokenEndpointRequestMethods(HttpMethod.GET,HttpMethod.POST); //支持GET,POST请求
}

运行项目后使用密码模式来获取令牌，之后对令牌进行解析，发现已经包含扩展的内容。
在这里插入图片描述
解析JWT
添加依赖

<!--JWT依赖-->
<dependency><groupId>io.jsonwebtoken</groupId><artifactId>jjwt</artifactId><version>0.9.1</version>
</dependency>

修改UserController类，使用jjwt工具类来解析Authorization头中存储的JWT内容

@GetMapping("/getCurrentUser")
public Object getCurrentUser(Authentication authentication,HttpServletRequest request) {String header = request.getHeader("Authorization");String token = null;if(header!=null){token = header.substring(header.indexOf("bearer") + 7);}else {token = request.getParameter("access_token");}return Jwts.parser().setSigningKey("123123".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)).parseClaimsJws(token).getBody();
}

将令牌放入Authorization头中，访问如下地址获取信息：
http://localhost:8080/user/getCurrentUser
在这里插入图片描述
刷新令牌
http://localhost:8080/oauth/token?grant_type=refresh_token&client_id=client&client_secret=123123&refresh_token=[refresh_token值]
在这里插入图片描述

二 Spring Secuirty Oauth2实现SSO

创建客户端：oauth2-sso-client-demo
引入依赖

<dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId></dependency><!--JWT依赖--><dependency><groupId>io.jsonwebtoken</groupId><artifactId>jjwt</artifactId><version>0.9.1</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope></dependency></dependencies>

修改application.properties

server.port=8081
#防止Cookie冲突，冲突会导致登录验证不通过
server.servlet.session.cookie.name=OAUTH2-CLIENT-SESSIONID01
#授权服务器地址
oauth2-server-url: http://localhost:8080
#与授权服务器对应的配置
security.oauth2.client.client-id=client
security.oauth2.client.client-secret=123123
security.oauth2.client.user-authorization-uri=${oauth2-serverurl}/oauth/authorize
security.oauth2.client.access-token-uri=${oauth2-server-url}/oauth/token
security.oauth2.resource.jwt.key-uri=${oauth2-server-url}/oauth/token_key

在启动类上添加@EnableOAuth2Sso注解来启用单点登录功能

@EnableOAuth2Sso单点登录的原理简单来说就是：标注有@EnableOAuth2Sso的OAuth2 Client应用在通过某种OAuth2授权流程获取访问令牌后（一般是授权码流程），通过访问令牌访问userDetails用户明细这个受保护资源服务，获取用户信息后，将用户信息转换为Spring Security上下文中的认证后凭证Authentication，从而完成标注有@EnableOAuth2Sso的OAuth2 Client应用自身的登录认证的过程。整个过程是基于OAuth2的SSO单点登录

@SpringBootApplication
@EnableOAuth2Sso  
public class Oauth2SsoClientDemoApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(Oauth2SsoClientDemoApplication.class, args);}}

添加接口用于获取当前登录用户信息

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {@RequestMapping("/getCurrentUser")public Object getCurrentUser(Authentication authentication) {return authentication;}
}

授权服务器：oauth2-jwt-demo
修改授权服务器中的AuthorizationServerConfig类，将绑定的跳转路径为http://localhost:8081/login，并添加获取秘钥时的身份认证
在这里插入图片描述

@Override
public void configure(AuthorizationServerSecurityConfigurer security) throws Exception {//允许表单认证security.allowFormAuthenticationForClients()// 获取密钥需要身份认证，使用单点登录时必须配置.tokenKeyAccess("isAuthenticated()");
}@Override
public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception {clients.inMemory()//配置client_id.withClient("client")//配置client-secret.secret(passwordEncoder.encode("123123"))//配置访问token的有效期.accessTokenValiditySeconds(3600)//配置刷新token的有效期.refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置redirect_uri，用于授权成功后跳转.redirectUris("http://localhost:8081/login")//自动授权配置.autoApprove(true)//配置申请的权限范围.scopes("all")/*** 配置grant_type，表示授权类型* authorization_code: 授权码* password： 密码* client_credentials: 客户端* refresh_token: 更新令牌*/.authorizedGrantTypes("authorization_code","password","refresh_token");
}

测试
启动授权服务和客户端服务；
访问客户端需要授权的接口http://localhost:8081/user/getCurrentUser
会跳转到授权服务的登录界面；

在这里插入图片描述
授权后会跳转到原来需要权限的接口地址，展示登录用户信息
在这里插入图片描述
模拟两个客户端8081，8082
修改application.properties配置

server.port=8082
#防止Cookie冲突，冲突会导致登录验证不通过
server.servlet.session.cookie.name=OAUTH2-CLIENT-SESSIONID${server.port}

修改授权服务器配置，配置多个跳转路径

//配置redirect_uri，用于授权成功后跳转
.redirectUris("http://localhost:8081/login","http://localhost:8082/login")

8081登录成功之后，8082无需再次登录就可以访问http://localhost:8082/user/getCurrentUser

三 Spring Cloud中如何实现SSO

网关整合 OAuth2.0 有两种思路，一种是授权服务器生成令牌, 所有请求统一在网关层验证，判断权限等操作；另一种是由各资源服务处理，网关只做请求转发。 比较常用的是第一种，把API网关作为OAuth2.0的资源服务器角色，实现接入客户端权限拦截、令牌解析并转发当前登录用户信息给微服务，这样下游微服务就不需要关心令牌格式解析以及OAuth2.0相关机制了。

网关在认证授权体系里主要负责两件事：
（1）作为OAuth2.0的资源服务器角色，实现接入方权限拦截。
（2）令牌解析并转发当前登录用户信息（明文token）给微服务
微服务拿到明文token(明文token中包含登录用户的身份和权限信息)后也需要做两件事：
（1）用户授权拦截（看当前用户是否有权访问该资源）
（2）将用户信息存储进当前线程上下文（有利于后续业务逻辑随时获取当前用户信息）
在这里插入图片描述
核心代码，网关自定义全局过滤器进行身份认证

@Component
@Order(0)
public class AuthenticationFilter implements GlobalFilter, InitializingBean {@Autowiredprivate RestTemplate restTemplate;private static Set<String> shouldSkipUrl = new LinkedHashSet<>();@Overridepublic void afterPropertiesSet() throws Exception {// 不拦截认证的请求shouldSkipUrl.add("/oauth/token");shouldSkipUrl.add("/oauth/check_token");shouldSkipUrl.add("/user/getCurrentUser");}@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {String requestPath = exchange.getRequest().getURI().getPath();//不需要认证的urlif(shouldSkip(requestPath)) {return chain.filter(exchange);}//获取请求头String authHeader = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Authorization");//请求头为空if(StringUtils.isEmpty(authHeader)) {throw new RuntimeException("请求头为空");}TokenInfo tokenInfo=null;try {//获取token信息tokenInfo = getTokenInfo(authHeader);}catch (Exception e) {throw new RuntimeException("校验令牌异常");}exchange.getAttributes().put("tokenInfo",tokenInfo);return chain.filter(exchange);}private boolean shouldSkip(String reqPath) {for(String skipPath:shouldSkipUrl) {if(reqPath.contains(skipPath)) {return true;}}return false;}private TokenInfo getTokenInfo(String authHeader) {// 获取token的值String token = StringUtils.substringAfter(authHeader, "bearer ");HttpHeaders headers = new HttpHeaders();headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED);headers.setBasicAuth(MDA.clientId, MDA.clientSecret);MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();params.add("token", token);HttpEntity<MultiValueMap<String, String>> entity = new HttpEntity<>(params, headers);ResponseEntity<TokenInfo> response = restTemplate.exchange(MDA.checkTokenUrl, HttpMethod.POST, entity, TokenInfo.class);return response.getBody();}
}

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