no16-单点登录-session共享和jwt

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分类： springboot 专栏： springboot学习标签：单点登录session共享

2023-04-11 00:16:58 885浏览

单点登录session共享

单点登录

传统的登录（用户量不多的时候完全可以）

高并发的情况

这种集群的方式会涉及到一个session共享的问题。Tomcat1里的session存的登录信息不做处理的话，Tomcat2里是拿不到的。怎么解决这个问题呢？

方法一：可以把Tomcat配置成session广播共享的模式。这种情况的话适合集群节点不超过5个的时候。超过5个就会很耗费性能了，大家都在广播形成网络风暴，这种方案的好处就是不用改代码

方法二：采用分布式加单点登录的方式，用 redis解决session共享的问题

什么是单点登录

单点登录（Single Sign On），简称为 SSO，是比较流行的企业业务整合的解决方案之一。SSO的定义是在多个应用系统中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。

session共享

分布式存在session问题

测试controller

@RestController
public class LoginController {

    @GetMapping("/login/{user}")
    public String login(@PathVariable  String user, HttpSession session){
        session.setAttribute("user",user);
        return user+"登录成功";
    }

    @GetMapping("/getUser")
    public String getUser(HttpSession session){
       return "当前登陆者："+session.getAttribute("user");
    }
}

模拟集群

发现两个项目里的session无法共享

解决方案如下：
使用Redis解决Session共享问题的原理非常简单，就是把原本存储在不同服务器上的Session拿出来放在一个独立的服务器上。

虽然还是操作的HttpSession，但是实际上HttpSession容器已经被透明替换，真正的Session此时存储在Redis服务器上。

引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.session</groupId>
    <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
</dependency>

启动类加注解

@EnableRedisHttpSession

测试session已经可以共享了。

jwt

什么是jwt

JSON Web Token（JWT）是一个开放的行业标准（RFC 7519），它定义了一种简洁的、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。

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可不依赖认证服务即可完成授权。

令牌结构

JWT令牌由三部分组成，每部分中间使用点（.）分隔，比如：xxxxx.yyyyy.zzzzz

https://jwt.io/

Header

头部包括令牌的类型（即JWT）及使用的哈希算法（如HMAC SHA256或RSA）

一个例子如下：

下边是Header部分的内容

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

将上边的内容使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第一部分。

Payload

第二部分是负载，内容也是一个json对象，它是存放有效信息的地方，它可以存放jwt提供的现成字段，比

如：iss（签发者）,exp（过期时间戳）, sub（面向的用户）等，也可自定义字段,比如用户角色。

此部分不建议存放敏感信息，因为此部分可以解码还原原始内容。

最后将第二部分负载使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第二部分。

一个例子：

{
    "sub": "1234567890",
    "name": "456",
    "admin": true
}

Signature

第三部分是签名，此部分用于防止jwt内容被篡改。

这个部分使用base64url将前两部分进行编码，编码后使用点（.）连接组成字符串，最后使用header中声明

签名算法进行签名。

一个例子：

HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret)

base64UrlEncode(header)：jwt令牌的第一部分。

base64UrlEncode(payload)：jwt令牌的第二部分。

secret：签名所使用的密钥。

springsecurity整合jwt

一般是在请求头里加入Authorization，并加Bearer标注 bearer [ˈbeərə(r)] 持票人; 送信人; 搬运工人;

Authorization Bearer eyJUWVAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJzZWN1cmUtYXBpIiwiYXVkIjoic2VjdXJlLWFwcCIsImV4cCI6MTYwNTQ4MzgwMCwic3ViIjoidXNlciIsImlhdCI6MTYwNTQ4Mzc0MCwicm9sIjpbIlJPTEVfVVNFUiJdfQ.vx0UseLZ62VMfacIrknkreMVVI0h7tIqGRYL5b3seHQ

依赖

<!--JWT 依赖-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>
<!-- security依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

配置文件备用

#jwt存储的请求头
jwt.tokenHeader=Authorization
#jwt加密使用的密钥
jwt.secret=jfit-secret
#jwt的过期时间(60*60*24)
jwt.expiration=604800
#jwt载荷中拿到开头
jwt.tokenHead=Bearer

jwt工具类备用

/**
 * JwtToken工具类
 *
 * @author zhoubin
 * @since 1.0.0
 */
@Component
public class JwtTokenUtil {

	private static final String CLAIM_KEY_USERNAME = "sub";
	private static final String CLAIM_KEY_CREATED = "created";
	@Value("${jwt.secret}")
	private String secret;
	@Value("${jwt.expiration}")
	private Long expiration;


	/**
	 * 根据用户信息生成token
	 *
	 * @param userDetails
	 * @return
	 */
	public String generateToken(UserDetails userDetails) {
		Map<String, Object> claims = new HashMap<>();
		claims.put(CLAIM_KEY_USERNAME, userDetails.getUsername());
		claims.put(CLAIM_KEY_CREATED, new Date());
		return generateToken(claims);
	}

	/**
	 * 从token中获取登录用户名
	 * @param token
	 * @return
	 */
	public String getUserNameFromToken(String token){
		String username;
		try {
			Claims claims = getClaimsFormToken(token);
			username = claims.getSubject();
		} catch (Exception e) {
			username = null;
		}
		return username;
	}

	/**
	 * 验证token是否有效
	 * @param token
	 * @param userDetails
	 * @return
	 */
	public boolean validateToken(String token,UserDetails userDetails){
		String username = getUserNameFromToken(token);
		return username.equals(userDetails.getUsername()) && !isTokenExpired(token);
	}


	/**
	 * 判断token是否可以被刷新
	 * @param token
	 * @return
	 */
	public boolean canRefresh(String token){
		return !isTokenExpired(token);
	}

	/**
	 * 刷新token
	 * @param token
	 * @return
	 */
	public String refreshToken(String token){
		Claims claims = getClaimsFormToken(token);
		claims.put(CLAIM_KEY_CREATED,new Date());
		return generateToken(claims);
	}

	/**
	 * 判断token是否失效
	 * @param token
	 * @return
	 */
	private boolean isTokenExpired(String token) {
		Date expireDate = getExpiredDateFromToken(token);
		return expireDate.before(new Date());
	}

	/**
	 * 从token中获取过期时间
	 * @param token
	 * @return
	 */
	private Date getExpiredDateFromToken(String token) {
		Claims claims = getClaimsFormToken(token);
		return claims.getExpiration();
	}

	/**
	 * 从token中获取荷载
	 * @param token
	 * @return
	 */
	private Claims getClaimsFormToken(String token) {
		Claims claims = null;
		try {
			claims = Jwts.parser()
					.setSigningKey(secret)
					.parseClaimsJws(token)
					.getBody();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return claims;
	}


	/**
	 * 根据荷载生成JWT TOKEN
	 *
	 * @param claims
	 * @return
	 */
	private String generateToken(Map<String, Object> claims) {
		return Jwts.builder()
				.setClaims(claims)
				.setExpiration(generateExpirationDate())
				.signWith(SignatureAlgorithm.HS512, secret)
				.compact();
	}

	/**
	 * 生成token失效时间
	 *
	 * @return
	 */
	private Date generateExpirationDate() {
		return new Date(System.currentTimeMillis() + expiration * 1000);
	}


}

测试controller

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "hello jwt !";
    }
    @GetMapping("/admin")
    public String admin() {
        return "hello admin !";
    }
}

spring security配置类

@Configuration
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Bean
    PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication().withUser("admin")
                .password("123").roles("admin")
                .and()
                .withUser("wang")
                .password("456")
                .roles("user");
    }
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/hello").hasRole("user")
                .antMatchers("/admin").hasRole("admin")
                .antMatchers(HttpMethod.POST, "/login").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()                
                .csrf().disable();
    }
}

实体类

public class User implements UserDetails {
    private String username;
    private String password;
    private List<GrantedAuthority> authorities;
 
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    @Override
    public boolean isAccountNonExpired() {
        return true;
    }
    @Override
    public boolean isAccountNonLocked() {
        return true;
    }
    @Override
    public boolean isCredentialsNonExpired() {
        return true;
    }
    @Override
    public boolean isEnabled() {
        return true;
    }
 
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
 
    @Override
    public String getPassword() {
        return password;
    }
 
    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }
 
    @Override
    public List<GrantedAuthority> getAuthorities() {
        return authorities;
    }
 
    public void setAuthorities(List<GrantedAuthority> authorities) {
        this.authorities = authorities;
    }
}

用户登录过滤器

public class JwtLoginFilter extends AbstractAuthenticationProcessingFilter {
    public JwtLoginFilter(String defaultFilterProcessesUrl, AuthenticationManager authenticationManager) {
        super(new AntPathRequestMatcher(defaultFilterProcessesUrl));
        setAuthenticationManager(authenticationManager);
    }
    @Override
    public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws AuthenticationException, IOException, ServletException {
        User user = new ObjectMapper().readValue(req.getInputStream(), User.class);
        return getAuthenticationManager().authenticate(new UsernamePasswordAuthenticationToken(user.getUsername(), user.getPassword()));
    }
    @Override
    protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, FilterChain chain, Authentication authResult) throws IOException, ServletException {
        Collection<? extends GrantedAuthority> authorities = authResult.getAuthorities();
        StringBuffer as = new StringBuffer();
        for (GrantedAuthority authority : authorities) {
            as.append(authority.getAuthority())
                    .append(",");
        }
        String jwt = Jwts.builder()
                .claim("authorities", as)//配置用户角色
                .setSubject(authResult.getName())
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 10 * 60 * 1000))
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512,"sang@123")
                .compact();
        resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(jwt));
        out.flush();
        out.close();
    }
    protected void unsuccessfulAuthentication(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp, AuthenticationException failed) throws IOException, ServletException {
        resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        out.write("登录失败!");
        out.flush();
        out.close();
    }
}

a 自定义 JwtLoginFilter 继承自AbstractAuthenticationProcessingFilter，并实现其中的三个默认方法。

b attemptAuthentication方法中，我们从登录参数中提取出用户名密码，然后调用AuthenticationManager.authenticate()方法去进行自动校验。

c 第二步如果校验成功，就会来到successfulAuthentication回调中，在successfulAuthentication方法中，将用户角色遍历然后用一个 , 连接起来，然后再利用Jwts去生成token，按照代码的顺序，生成过程一共配置了四个参数，分别是用户角色、主题、过期时间以及加密算法和密钥，然后将生成的token写出到客户端。

d 第二步如果校验失败就会来到unsuccessfulAuthentication方法中，在这个方法中返回一个错误提示给客户端即可。

token校验的过滤器

public class JwtFilter extends GenericFilterBean {
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
         HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
        String jwtToken = req.getHeader("authorization");
        if (StringUtils.hasText(jwtToken)) {
            System.out.println(jwtToken);
            Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("sang@123").parseClaimsJws(jwtToken.replace("Bearer",""))
                    .getBody();
            String username = claims.getSubject();//获取当前登录用户名
            List<GrantedAuthority> authorities = AuthorityUtils.commaSeparatedStringToAuthorityList((String) claims.get("authorities"));
            UsernamePasswordAuthenticationToken token = new UsernamePasswordAuthenticationToken(username, null, authorities);
            SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(token);

        }
        filterChain.doFilter(req,servletResponse);
    }
}

a 首先从请求头中提取出 authorization 字段，这个字段对应的value就是用户的token。

b 将提取出来的token字符串转换为一个Claims对象，再从Claims对象中提取出当前用户名和用户角色，创建一个UsernamePasswordAuthenticationToken放到当前的Context中，然后执行过滤链使请求继续执行下去。

spring security配置类中配置过滤器

protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/hello").hasRole("user")
                .antMatchers("/admin").hasRole("admin")
                .antMatchers(HttpMethod.POST, "/login").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .addFilterBefore(new JwtLoginFilter("/login",authenticationManager()), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)
                .addFilterBefore(new JwtFilter(),UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)
                .csrf().disable();
    }

测试

问题

1.在springsecurity整合jwt的时候是怎样校验token是否过期的，啥时候校验的。

答：会校验，登录的时候生成token的时候就已经设置了过期时间，后面请求保护的资源的时候回校验token的过期时间的，一旦过期就会抛出异常

2.在访问一个受保护的url的时候，未授权和未登录的自定义提示

@Component
public class RestAuthorizationEntryPoint implements AuthenticationEntryPoint {

	@Override
	public void commence(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException authException) throws IOException, ServletException {
		response.setCharacterEncoding("UTF-8");
		response.setContentType("application/json");
		PrintWriter out = response.getWriter();
		RespBean bean = RespBean.error("尚未登录，请登录！");
		bean.setCode(401);
		out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(bean));
		out.flush();
		out.close();
	}
}

@Component
public class RestfulAccessDeniedHandler implements AccessDeniedHandler {

	@Override
	public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AccessDeniedException accessDeniedException) throws IOException, ServletException {
		response.setCharacterEncoding("UTF-8");
		response.setContentType("application/json");
		PrintWriter out = response.getWriter();
		RespBean bean = RespBean.error("权限不足，请联系管理员！");
		bean.setCode(403);
		out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(bean));
		out.flush();
		out.close();
	}
}

比较完整的security整合jwt的相关配置

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

	@Autowired
	private IAdminService adminService;
	@Autowired
	private RestAuthorizationEntryPoint restAuthorizationEntryPoint;
	@Autowired
	private RestfulAccessDeniedHandler restfulAccessDeniedHandler;
	@Autowired
	private CustomFilter customFilter;
	@Autowired
	private CustomUrlDecisionManager customUrlDecisionManager;

	@Override
	protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
		auth.userDetailsService(userDetailsService()).passwordEncoder(passwordEncoder());
	}

	@Override
	public void configure(WebSecurity web) throws Exception {
		web.ignoring().antMatchers(
				"/login",
				"/logout",
				"/css/**",
				"/js/**",
				"/index.html",
				"favicon.ico",
				"/doc.html",
				"/webjars/**",
				"/swagger-resources/**",
				"/v2/api-docs/**",
				"/captcha",
				"/ws/**"
		);
	}

	@Override
	protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
		//使用JWT，不需要csrf
		http.csrf()
				.disable()
				//基于token，不需要session
				.sessionManagement()
				.sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS)
				.and()
				.authorizeRequests()
				//所有请求都要求认证
				.anyRequest()
				.authenticated()
				//动态权限配置
				.withObjectPostProcessor(new ObjectPostProcessor<FilterSecurityInterceptor>() {
					@Override
					public <O extends FilterSecurityInterceptor> O postProcess(O object) {
						object.setAccessDecisionManager(customUrlDecisionManager);
						object.setSecurityMetadataSource(customFilter);
						return object;
					}
				})
				.and()
				//禁用缓存
				.headers()
				.cacheControl();
		//添加jwt 登录授权过滤器
		http.addFilterBefore(jwtAuthencationTokenFilter(), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);
		//添加自定义未授权和未登录结果返回
		http.exceptionHandling()
				.accessDeniedHandler(restfulAccessDeniedHandler)
				.authenticationEntryPoint(restAuthorizationEntryPoint);
	}

	@Override
	@Bean
	public UserDetailsService userDetailsService(){
		return username -> {
			Admin admin = adminService.getAdminByUserName(username);
			if (null!=admin){
				admin.setRoles(adminService.getRoles(admin.getId()));
				return admin;
			}
			throw new UsernameNotFoundException("用户名或密码不正确");
		};
	}


	@Bean
	public PasswordEncoder passwordEncoder(){
		return new BCryptPasswordEncoder();
	}

	@Bean
	public JwtAuthencationTokenFilter jwtAuthencationTokenFilter(){
		return new JwtAuthencationTokenFilter();
	}

}

/**
 * JWT登录授权过滤器
 *
 * @author zhoubin
 * @since 1.0.0
 */
public class JwtAuthencationTokenFilter extends OncePerRequestFilter {

	@Value("${jwt.tokenHeader}")
	private String tokenHeader;
	@Value("${jwt.tokenHead}")
	private String tokenHead;
	@Autowired
	private JwtTokenUtil jwtTokenUtil;
	@Autowired
	private UserDetailsService userDetailsService;

	@Override
	protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
		String authHeader = request.getHeader(tokenHeader);
		//存在token
		if (null != authHeader && authHeader.startsWith(tokenHead)) {
			String authToken = authHeader.substring(tokenHead.length());
			String username = jwtTokenUtil.getUserNameFromToken(authToken);
			//token存在用户名但未登录
			if (null != username && null == SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication()) {
				//登录
				UserDetails userDetails = userDetailsService.loadUserByUsername(username);
				//验证token是否有效，重新设置用户对象
				if (jwtTokenUtil.validateToken(authToken, userDetails)) {
					UsernamePasswordAuthenticationToken authenticationToken =
							new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, null, userDetails.getAuthorities());
					authenticationToken.setDetails(new WebAuthenticationDetailsSource().buildDetails(request));
					SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authenticationToken);
				}
			}

		}
		filterChain.doFilter(request, response);
	}
}

登录的

@RestController
public class LoginController {

	@Autowired
	private IAdminService adminService;

	@ApiOperation(value = "登录之后返回token")
	@PostMapping("/login")
	public RespBean login(@RequestBody AdminLoginParam adminLoginParam, HttpServletRequest request){
		return adminService.login(adminLoginParam.getUsername(),adminLoginParam.getPassword(),adminLoginParam.getCode(),request);
	}


	@ApiOperation(value = "获取当前登录用户的信息")
	@GetMapping("/admin/info")
	public Admin getAdminInfo(Principal principal){
		if (null==principal){
			return null;
		}
		String username = principal.getName();
		Admin admin = adminService.getAdminByUserName(username);
		admin.setPassword(null);
		admin.setRoles(adminService.getRoles(admin.getId()));
		return admin;
	}

	@ApiOperation(value = "退出登录")
	@PostMapping("/logout")
	public RespBean logout(){
		return RespBean.success("注销成功！");
	}

}

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