Token登陆验证机制的原理及实现
作者:程序员自由之路
session简介
做过Web开发的程序员应该对Session都比较熟悉,Session是一块保存在服务器端的内存空间,一般用于保存用户的会话信息。
用户通过用户名和密码登陆成功之后,服务器端程序会在服务器端开辟一块Session内存空间并将用户的信息存入这块空间,同时服务器会在cookie中写入一个Session_id的值,这个值用于标识这个内存空间。
下次用户再来访问的话会带着这个cookie中的session_id,服务器拿着这个id去寻找对应的session,如果session中已经有了这个用户的登陆信息,则说明用户已经登陆过了。
使用Session保持会话信息使用起来非常简单,技术也非常成熟。但是也存在下面的几个问题:
- 服务器压力大:通常Session是存储在内存中的,每个用户通过认证之后都会将session数据保存在服务器的内存中,而当用户量增大时,服务器的压力增大。
- Session共享:现在很多应用都是分布式集群,需要我们做额外的操作进行Session共享;
- CSRF跨站伪造请求攻击:Session机制是基于浏览器端的cookie的,cookie如果被截获,用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。
基于token的认证
基于token的认证机制将认证信息返回给客户端并存储。下次访问其他页面,需要从客户端传递认证信息回服务端。简单的流程如下:
- 客户端使用用户名跟密码请求登录;
- 服务端收到请求,去验证用户名与密码;
- 验证成功后,服务端会签发一个 Token,再把这个 Token 发送给客户端;
- 客户端收到 Token 以后可以把它存储起来,比如放在 Cookie 里或者 Local Storage 里;
- 客户端每次向服务端请求资源的时候需要带着服务端签发的 Token;
- 服务端收到请求,然后去验证客户端请求里面带着的 Token,如果验证成功,就向客户端返回请求的数据;
基于token的验证机制,有以下的优点:
- 支持跨域访问,将token置于请求头中,而cookie是不支持跨域访问的;
- 无状态化,服务端无需存储token,只需要验证token信息是否正确即可,而session需要在服务端存储,一般是通过cookie中的sessionID在服务端查找对应的session;
- 无需绑定到一个特殊的身份验证方案(传统的用户名密码登陆),只需要生成的token是符合我们预期设定的即可;
- 更适用于移动端(Android,iOS,小程序等等),像这种原生平台不支持cookie,比如说微信小程序,每一次请求都是一次会话,当然我们可以每次去手动为他添加cookie,详情请查看博主另一篇博客;
- 避免CSRF跨站伪造攻击,还是因为不依赖cookie;
缺点的话一个就是相比较于传统的session登陆机制实现起来略微复杂一点,另外一个比较大的缺点是由于服务器不保存 token,因此无法在使用过程中废止某个 token,或者更改 token 的权限。也就是说,一旦 token 签发了,在到期之前就会始终有效,除非服务器部署额外的逻辑。
退出登陆的话,只要前端清除token信息即可。
基于JWT的token认证实现
JWT(JSON Web Token)就是基于token认证的代表,这边就用JWT为列来介绍基于token的认证机制。
需要引入JWT的依赖
<dependency> <groupId>com.auth0</groupId> <artifactId>java-jwt</artifactId> <version>3.8.2</version> </dependency>
生成token和验证token的工具类如下:
public class JWTTokenUtil { //设置过期时间 private static final long EXPIRE_DATE=30*60*100000; //token秘钥 private static final String TOKEN_SECRET = "ZCfasfhuaUUHufguGuwu2020BQWE"; public static String token (String username,String password){ String token = ""; try { //过期时间 Date date = new Date(System.currentTimeMillis()+EXPIRE_DATE); //秘钥及加密算法 Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET); //设置头部信息 Map<String,Object> header = new HashMap<>(); header.put("typ","JWT"); header.put("alg","HS256"); //携带username,password信息,生成签名 token = JWT.create() .withHeader(header) .withClaim("username",username) .withClaim("password",password).withExpiresAt(date) .sign(algorithm); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); return null; } return token; } public static boolean verify(String token){ /** * @desc 验证token,通过返回true * @params [token]需要校验的串 **/ try { Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET); JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).build(); DecodedJWT jwt = verifier.verify(token); return true; }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); return false; } } public static void main(String[] args) { String username ="name1"; String password = "pw1"; //注意,一般不会把密码等私密信息放在payload中,这边只是举个列子 String token = token(username,password); System.out.println(token); boolean b = verify(token); System.out.println(b); } }
执行结果如下:
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:11838', transport: 'socket' eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJwYXNzd29yZCI6IjEyMyIsImV4cCI6MTU5NzM5Nzc0OCwidXNlcm5hbWUiOiJ6aGFuZ3NhbiJ9.LI5S_nX-YcqtExI9UtKiP8FPqpQW_ccaws2coLzyOS0 true
关于DecodedJWT
这个类,大家可以重点看下,里面包含了解码后的用户信息。
JWT的使用说明
客户端收到服务器返回的 JWT,可以储存在 Cookie 里面,也可以储存在 localStorage。
此后,客户端每次与服务器通信,都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送,但是这样不能跨域,所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization
字段里面。
Authorization: Bearer <token>
另一种做法是,跨域的时候,JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。
JWT 本身包含了认证信息,一旦泄露,任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限,使用时应该再次对用户进行认证。
为了减少盗用,JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输,要使用 HTTPS 协议传输。(或者是对JWT在前后端之间进行加密之后在传输)
关于JWT的一个问题
上面生成JWT token的过程关键点就是密钥,假如这个密钥泄露了,那是不是就可以伪造token了。
还有就是生产环境的密钥值,开发的程序员大概率是知道的,怎么防止程序要监守自盗,伪造token值呢?希望有经验的大佬指教下。
//token秘钥 private static final String TOKEN_SECRET = "ZCfasfhuaUUHufguGuwu2020BQWE";
关于上面的问题,@仙湖码农 给出了一个简单易懂的方案~
jwt 来生成token,还有一个玩法,用户登录时,生成token的 SecretKey 是一个随机数,也就是说每个用户,每次登录时jwt SecretKey 是随机数,并保存到缓存,key是登录账户,(当然了,分布式缓存的话,就用Redis,sqlserver缓存等等),总之,客户端访问接口是,header 要带登录账户,和token,服务端拿到登录账号,到缓存去捞相应的SecretKey ,然后再进行token校验。可以防伪造token了(这个方案在一定程度上能防止伪造,但是不能防止token泄露被劫持)。
获取refresh token的方法#
ASP.NET Core应用JWT进行用户认证及Token的刷新方案
参考#
以上所述是小编给大家介绍的Token登陆验证机制的原理及实现,希望对大家有所帮助。在此也非常感谢大家对脚本之家网站的支持!