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• 客戶端向服務(wù)器端發(fā)送用戶名和密碼
• 服務(wù)器端驗(yàn)證通過后，在當(dāng)前會(huì)話(session)中保存相關(guān)數(shù)據(jù)，比如說登錄時(shí)間、登錄 IP 等。
• 服務(wù)器端向客戶端返回一個(gè) session_id，客戶端將其保存在 Cookie 中。
• 客戶端再向服務(wù)器端發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，將 session_id 傳回給服務(wù)器端。
• 服務(wù)器端拿到 session_id 后，對(duì)用戶的身份進(jìn)行鑒定。

單機(jī)情況下，這種模式是沒有任何問題的，但對(duì)于前后端分離的 Web 應(yīng)用來說，就非常痛苦了。于是就有了另外一種解決方案，服務(wù)器端不再保存 session 數(shù)據(jù)，而是將其保存在客戶端，客戶端每次發(fā)起請(qǐng)求時(shí)再把這個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器端進(jìn)行驗(yàn)證。JWT(JSON Web Token)就是這種方案的典型代表。

為婁底等地區(qū)用戶提供了全套網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)制作服務(wù)，及婁底網(wǎng)站建設(shè)行業(yè)解決方案。主營(yíng)業(yè)務(wù)為成都做網(wǎng)站、網(wǎng)站建設(shè)、婁底網(wǎng)站設(shè)計(jì)，以傳統(tǒng)方式定制建設(shè)網(wǎng)站，并提供域名空間備案等一條龍服務(wù)，秉承以專業(yè)、用心的態(tài)度為用戶提供真誠(chéng)的服務(wù)。我們深信只要達(dá)到每一位用戶的要求，就會(huì)得到認(rèn)可，從而選擇與我們長(zhǎng)期合作。這樣，我們也可以走得更遠(yuǎn)！

一、關(guān)于 JWT

JWT，是目前最流行的一個(gè)跨域認(rèn)證解決方案：客戶端發(fā)起用戶登錄請(qǐng)求，服務(wù)器端接收并認(rèn)證成功后，生成一個(gè) JSON 對(duì)象(如下所示)，然后將其返回給客戶端。

{
  "sub": "wanger",
  "created": 1645700436900,
  "exp": 1646305236
}

客戶端再次與服務(wù)器端通信的時(shí)候，把這個(gè) JSON 對(duì)象捎帶上，作為前后端互相信任的一個(gè)憑證。服務(wù)器端接收到請(qǐng)求后，通過 JSON 對(duì)象對(duì)用戶身份進(jìn)行鑒定，這樣就不再需要保存任何 session 數(shù)據(jù)了。

假如我現(xiàn)在使用用戶名 wanger 和密碼 123456 進(jìn)行訪問編程喵(Codingmore)的 login 接口，那么實(shí)際的 JWT 是一串看起來像是加過密的字符串。

為了讓大家看的更清楚一點(diǎn)，我將其復(fù)制到了 jwt 的官網(wǎng)。

左側(cè) Encoded 部分就是 JWT 密文，中間用「.」分割成了三部分(右側(cè) Decoded 部分)：

• Header(頭部)，描述 JWT 的元數(shù)據(jù)，其中 alg 屬性表示簽名的算法(當(dāng)前為 HS512);
• Payload(負(fù)載)，用來存放實(shí)際需要傳遞的數(shù)據(jù)，其中 sub 屬性表示主題(實(shí)際值為用戶名)，created 屬性表示 JWT 產(chǎn)生的時(shí)間，exp 屬性表示過期時(shí)間
• Signature(簽名)，對(duì)前兩部分的簽名，防止數(shù)據(jù)篡改;這里需要服務(wù)器端指定一個(gè)密鑰(只有服務(wù)器端才知道)，不能泄露給客戶端，然后使用 Header 中指定的簽名算法，按照下面的公式產(chǎn)生簽名：

HMACSHA512(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  your-256-bit-secret
)

算出簽名后，再把 Header、Payload、Signature 拼接成一個(gè)字符串，中間用「.」分割，就可以返回給客戶端了。

客戶端拿到 JWT 后，可以放在 localStorage，也可以放在 Cookie 里面。

const TokenKey = '1D596CD8-8A20-4CEC-98DD-CDC12282D65C' // createUuid()

export function getToken () {
  return Cookies.get(TokenKey)
}

export function setToken (token) {
  return Cookies.set(TokenKey, token)
}

以后客戶端再與服務(wù)器端通信的時(shí)候，就帶上這個(gè) JWT，一般放在 HTTP 的請(qǐng)求的頭信息 Authorization 字段里。

Authorization: Bearer 

服務(wù)器端接收到請(qǐng)求后，再對(duì) JWT 進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證通過就返回相應(yīng)的資源。

二、實(shí)戰(zhàn) JWT

第一步，在 pom.xml 文件中添加 JWT 的依賴。

    io.jsonwebtoken
    jjwt
    0.9.0

第二步，在 application.yml 中添加 JWT 的配置項(xiàng)。

jwt:
  tokenHeader: Authorization #JWT存儲(chǔ)的請(qǐng)求頭
  secret: codingmore-admin-secret #JWT加解密使用的密鑰
  expiration: 604800 #JWT的超期限時(shí)間(60*60*24*7)
  tokenHead: 'Bearer '  #JWT負(fù)載中拿到開頭

第三步，新建 JwtTokenUtil.java 工具類，主要有三個(gè)方法：

• generateToken(UserDetails userDetails)：根據(jù)登錄用戶生成 token
• getUserNameFromToken(String token)：從 token 中獲取登錄用戶
• validateToken(String token, UserDetails userDetails)：判斷 token 是否仍然有效

public class JwtTokenUtil {

    @Value("${jwt.secret}")
    private String secret;
    @Value("${jwt.expiration}")
    private Long expiration;
    @Value("${jwt.tokenHead}")
    private String tokenHead;

    /**
     * 根據(jù)用戶信息生成token
     */
    public String generateToken(UserDetails userDetails) {
        Map claims = new HashMap<>();
        claims.put(CLAIM_KEY_USERNAME, userDetails.getUsername());
        claims.put(CLAIM_KEY_CREATED, new Date());
        return generateToken(claims);
    }

    /**
     * 根據(jù)用戶名、創(chuàng)建時(shí)間生成JWT的token
     */
    private String generateToken(Map claims) {
        return Jwts.builder()
                .setClaims(claims)
                .setExpiration(generateExpirationDate())
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, secret)
                .compact();
    }

    /**
     * 從token中獲取登錄用戶名
     */
    public String getUserNameFromToken(String token) {
        String username = null;
        Claims claims = getClaimsFromToken(token);
        if (claims != null) {
            username = claims.getSubject();
        }

        return username;
    }

    /**
     * 從token中獲取JWT中的負(fù)載
     */
    private Claims getClaimsFromToken(String token) {
        Claims claims = null;
        try {
            claims = Jwts.parser()
                    .setSigningKey(secret)
                    .parseClaimsJws(token)
                    .getBody();
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.info("JWT格式驗(yàn)證失敗:{}", token);
        }
        return claims;
    }

    /**
     * 驗(yàn)證token是否還有效
     *
     * @param token       客戶端傳入的token
     * @param userDetails 從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢出來的用戶信息
     */
    public boolean validateToken(String token, UserDetails userDetails) {
        String username = getUserNameFromToken(token);
        return username.equals(userDetails.getUsername()) && !isTokenExpired(token);
    }

    /**
     * 判斷token是否已經(jīng)失效
     */
    private boolean isTokenExpired(String token) {
        Date expiredDate = getExpiredDateFromToken(token);
        return expiredDate.before(new Date());
    }

    /**
     * 從token中獲取過期時(shí)間
     */
    private Date getExpiredDateFromToken(String token) {
        Claims claims = getClaimsFromToken(token);
        return claims.getExpiration();
    }
}

第四步， 在 UsersController.java 中新增 login 登錄接口，接收用戶名和密碼，并將 JWT 返回給客戶端。

@Controller
@Api(tags="用戶")
@RequestMapping("/users")
public class UsersController {
    @Autowired
    private IUsersService usersService;
    @Value("${jwt.tokenHeader}")
    private String tokenHeader;
    @Value("${jwt.tokenHead}")
    private String tokenHead;

    @ApiOperation(value = "登錄以后返回token")
    @RequestMapping(value = "/login", method = RequestMethod.POST)
    @ResponseBody
    public ResultObject login(@Validated UsersLoginParam users, BindingResult result) {
        String token = usersService.login(users.getUserLogin(), users.getUserPass());

        if (token == null) {
            return ResultObject.validateFailed("用戶名或密碼錯(cuò)誤");
        }

        // 將 JWT 傳遞回客戶端
        Map tokenMap = new HashMap<>();
        tokenMap.put("token", token);
        tokenMap.put("tokenHead", tokenHead);
        return ResultObject.success(tokenMap);
    }

}

第五步，在 UsersServiceImpl.java 中新增 login 方法，根據(jù)用戶名從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢用戶，密碼驗(yàn)證通過后生成 JWT。

@Service
public class UsersServiceImpl extends ServiceImpl implements IUsersService {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;
    @Autowired
    private JwtTokenUtil jwtTokenUtil;

    public String login(String username, String password) {
        String token = null;
        //密碼需要客戶端加密后傳遞
        try {
            // 查詢用戶+用戶資源
            UserDetails userDetails = loadUserByUsername(username);

            // 驗(yàn)證密碼
            if (!passwordEncoder.matches(password, userDetails.getPassword())) {
                Asserts.fail("密碼不正確");
            }

            // 返回 JWT
            token = jwtTokenUtil.generateToken(userDetails);
        } catch (AuthenticationException e) {
            LOGGER.warn("登錄異常:{}", e.getMessage());
        }
        return token;
    }
}

第六步，新增 JwtAuthenticationTokenFilter.java，每次客戶端發(fā)起請(qǐng)求時(shí)對(duì) JWT 進(jìn)行驗(yàn)證。

public class JwtAuthenticationTokenFilter extends OncePerRequestFilter {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(JwtAuthenticationTokenFilter.class);
    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;
    @Autowired
    private JwtTokenUtil jwtTokenUtil;
    @Value("${jwt.tokenHeader}")
    private String tokenHeader;
    @Value("${jwt.tokenHead}")
    private String tokenHead;

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,
                                    HttpServletResponse response,
                                    FilterChain chain) throws ServletException, IOException {
        // 從客戶端請(qǐng)求中獲取 JWT
        String authHeader = request.getHeader(this.tokenHeader);
        // 該 JWT 是我們規(guī)定的格式，以 tokenHead 開頭
        if (authHeader != null && authHeader.startsWith(this.tokenHead)) {
            // The part after "Bearer "
            String authToken = authHeader.substring(this.tokenHead.length());
            // 從 JWT 中獲取用戶名
            String username = jwtTokenUtil.getUserNameFromToken(authToken);
            LOGGER.info("checking username:{}", username);

            // SecurityContextHolder 是 SpringSecurity 的一個(gè)工具類
            // 保存應(yīng)用程序中當(dāng)前使用人的安全上下文
            if (username != null && SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() == null) {
                // 根據(jù)用戶名獲取登錄用戶信息
                UserDetails userDetails = this.userDetailsService.loadUserByUsername(username);
                // 驗(yàn)證 token 是否過期
                if (jwtTokenUtil.validateToken(authToken, userDetails)) {
                    // 將登錄用戶保存到安全上下文中
                    UsernamePasswordAuthenticationToken authentication = new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails,
                            null, userDetails.getAuthorities());
                    authentication.setDetails(new WebAuthenticationDetailsSource().buildDetails(request));
                    SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);

                    LOGGER.info("authenticated user:{}", username);
                }
            }
        }
        chain.doFilter(request, response);
    }
}

JwtAuthenticationTokenFilter 繼承了 OncePerRequestFilter，該過濾器能確保一次請(qǐng)求只通過一次 filter，而不需要重復(fù)執(zhí)行。也就是說，客戶端每發(fā)起一次請(qǐng)求，該過濾器就會(huì)執(zhí)行一次。

這個(gè)過濾器非常關(guān)鍵啊，基本上每行代碼我都添加了注釋，當(dāng)然了，為了確保大家都能搞清楚這個(gè)類到底做了什么，我再來畫一幅流程圖，這樣就一清二楚了。

SpringSecurity 是一個(gè)安全管理框架，可以和 Spring Boot 應(yīng)用無縫銜接，SecurityContextHolder 是其中非常關(guān)鍵的一個(gè)工具類，持有安全上下文信息，里面保存有當(dāng)前操作的用戶是誰，用戶是否已經(jīng)被認(rèn)證，用戶擁有的權(quán)限等關(guān)鍵信息。

SecurityContextHolder 默認(rèn)使用了 ThreadLocal 策略來存儲(chǔ)認(rèn)證信息，ThreadLocal 的特點(diǎn)是存在它里邊的數(shù)據(jù)，哪個(gè)線程存的，哪個(gè)線程才能訪問到。這就意味著不同的請(qǐng)求進(jìn)入到服務(wù)器端后，會(huì)由不同的 Thread 去處理，例如線程 A 將請(qǐng)求 1 的用戶信息存入了 ThreadLocal，線程 B 在處理請(qǐng)求 2 的時(shí)候是無法獲取到用戶信息的。

所以說 JwtAuthenticationTokenFilter 過濾器會(huì)在每次請(qǐng)求過來的時(shí)候進(jìn)行一遍 JWT 的驗(yàn)證，確?？蛻舳诉^來的請(qǐng)求是安全的。然后 SpringSecurity 才會(huì)對(duì)接下來的請(qǐng)求接口放行。這也是 JWT 和 Session 的根本區(qū)別：

• JWT 需要每次請(qǐng)求的時(shí)候驗(yàn)證一次，并且只要 JWT 沒有過期，哪怕服務(wù)器端重啟了，認(rèn)證仍然有效。
• Session 在沒有過期的情況下是不需要重新對(duì)用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證的，當(dāng)服務(wù)器端重啟后，用戶需要重新登錄獲取新的 Session。

也就是說，在 JWT 的方案下，服務(wù)器端保存的密鑰(secret)一定不能泄露，否則客戶端就可以根據(jù)簽名算法偽造用戶的認(rèn)證信息了。

三、Swagger 中添加 JWT 驗(yàn)證

第一步，訪問 login 接口，輸入用戶名和密碼進(jìn)行登錄，獲取服務(wù)器端返回的 JWT。

第二步，收集服務(wù)器端返回的 tokenHead 和 token，將其填入 Authorize(注意 tokenHead 和 token 之間有一個(gè)空格)完成登錄認(rèn)證。

第三步，再次請(qǐng)求其他接口時(shí)，Swagger 會(huì)自動(dòng)將 Authorization 作為請(qǐng)求頭信息發(fā)送到服務(wù)器端。

第四步，服務(wù)器端接收到該請(qǐng)求后，會(huì)通過 JwtAuthenticationTokenFilter 過濾器對(duì) JWT 進(jìn)行校驗(yàn)。

到此為止，整個(gè)流程全部打通了，完美!

四、總結(jié)

綜上來看，用 JWT 來解決前后端分離項(xiàng)目中的跨域認(rèn)證還是非常絲滑的，這主要得益于 JSON 的通用性，可以跨語(yǔ)言，JavaScript 和 Java 都支持;另外，JWT 的組成非常簡(jiǎn)單，非常便于傳輸;還有 JWT 不需要在服務(wù)器端保存會(huì)話信息(Session)，非常易于擴(kuò)展。

當(dāng)然了，為了保證 JWT 的安全性，不要在 JWT 中保存敏感信息，因?yàn)橐坏┧借€泄露，JWT 是很容易在客戶端被解密的;如果可以，請(qǐng)使用 HTTPS 協(xié)議。

標(biāo)題名稱：再見Session！這個(gè)跨域認(rèn)證解決方案真的優(yōu)雅！
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