Java设置token有效期的5个应用场景(双token实现)
作者:夏诗曼CharmaineXia
token的简介和生成校验已经在前面分享过,有需要的小伙伴可以先进行回顾。
前言:
Token最常见的应用场景之一就是身份验证。在传统的身份验证方式中,用户需要输入用户名和密码才能登录系统,这种方式容易被破解和盗用。而使用token方式进行身份验证,可以有效防止用户身份信息被盗用。
当用户进行身份验证后,服务器会生成一个token并将其返回给客户端,客户端可以使用token来访问受保护的资源,而不需要重新输入用户名和密码。这种方式不仅可以提高安全性,还可以提高用户体验。
场景一:网吧计时
场景分析:
严格规定登陆时长,超时则跳转登陆页面,必须重新输入密码才能继续使用
对token的要求:
登陆成功后,服务器生成的token需要携带时间戳(token时间戳=当前时间+有效时长),后台定制一个有效期时长,在网吧计时收费场景中有效范围就是可以上机的时长。
每次请求都要校验token是否过期( 时间戳是否小于现在时间)
token也只用存在浏览器缓存即可,减少服务器端的存储压力。
实操:
javaWebToken为例:
<!-- 引入jwt --> <dependency> <groupId>com.auth0</groupId> <artifactId>java-jwt</artifactId> <version>3.8.2</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.shiro</groupId> <artifactId>shiro-core</artifactId> <version>1.8.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.shiro</groupId> <artifactId>shiro-web</artifactId> <version>1.8.0</version> </dependency>
/** * @description: 生成token * @param: userInfo 用户手机号和用户Id * @return: java.lang.String 返回token **/ public static String getToken(String userPhone) { try{ //从当前时间算起,再加上有效时长30分钟 Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + 30*60*1000); //用秘钥生成签名 Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256('P1ooisyGFJhgzrctMOofvaHLuiNFOmktedw'); //默认头部+载荷(手机号/id)+过期日期+签名=jwt String jwtToken= JWT.create() .withClaim("userPhone", userPhone) .withClaim("userId", "xxxxxxx") .withExpiresAt(date) .sign(algorithm); return jwtToken; }catch (Exception e){ log.error("用户{}的token生成异常:{}",userPhone,e); return null; } }
验证token有效期:
// 判断 token 是否过期 public static String isExpire(String token) { DecodedJWT jwt = JWT.decode(token);//解码token // 如果token的有效期小于当前时间,则表示已过期,为true boolean isExpire = jwt.getExpiresAt().getTime() < System.currentTimeMillis(); if(isExpire){ return jwt.getClaim("userPhone").asString();//获取token携带的数据 }else{ return null; } }
拦截请求,开始验证token
public class JwtToken implements AuthenticationToken { /** * JWT的字符token */ private String token; public JwtToken(String token) { this.token = token; } @Override public Object getPrincipal() { return token; } @Override public Object getCredentials() { return token; } } @Component public class ShiroRealm extends AuthorizingRealm { /** * @Title: doGetAuthenticationInfo * @description: 校验token是否正确 * @param: auth * @return: org.apache.shiro.authc.AuthenticationInfo **/ @Override protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken auth) throws AuthenticationException { try{ String token = (String) auth.getCredentials(); String userPhone=JwtUtil.isExpire(token); return new SimpleAuthenticationInfo(userPhone, token, getName()); }catch(Exception e){ throw new AuthenticationException("验证token失败"); } } }
总结:
优点:
- 严格规定登陆时长,简单来说就是安全性高。
- 代码逻辑简单,token过期了就重定向到登陆页面,不需要做延时等处理。
缺点:
- 时间一到就跳转到登陆页面,对用户来说非常突然,某种程度上说用户体验非常不好。
- 用户有可能停留在页面不做任何操作,因此客户端必须定期主动的给服务器发请求(或使用消息队列),以便及时发现校验token过期。
场景二: Esxi系统页面、jumpServer
场景分析:
Esxi系统页面、jumpServer的web终端页面等,超过一段时间内不操作(例如0.5小时)自动退出登录,再想继续操作需要重新登录。
对token的要求:
和场景一类似,区别是增加了一个判断:每次请求都会判断token是否快要过期(例如设置token还有10分钟过期)。
如果将要过期,则重置token有效期(服务器发个新token给客户端);如果已经过期,需要重新登录。
实操:
重新生成一个新的token,前端收到新的token后把旧token丢弃(前端代码略)
总结:
优点:
- 用户一直在使用页面,token就会被一直重置,对活跃用户友好。
- token有效期短,人离开一段时间就无法继续使用软件,这个设计安全性较高。
- 用户在token过期后再次操作才会要求再次登陆,也就是说,不需要客户端时时给服务器发消息验证token是否有效,减少网络开销。
缺点:
- 如果有效期设计的短,用户操作也不频繁的情况下,会导致用户频繁登陆,体验较差。合理设置有效期非常重要。
场景三:微信、支付宝等app
场景分析:
微信、支付宝等手机app,我们一旦安装并登陆以后,除了涉及资金或信息安全的场景需要输入一些密码,基本上我们打开app就能用,不会让我们重复登陆。
对token的要求:
token有效期设置的很长(3个月、6个月、一年等)
每次请求还是会验证token有效期,但如果token过期,则发消息给客户端。
客户端收到消息以后,给服务器发送重置token的请求。
总结:
适用于安全性有保证的场景(例如手机App:手机有锁屏码等安全机制,涉及到金钱等重要信息还有其他验证方式)
优点:
- 用户只需要登陆一次,用户体验很好
缺点:
- 客户端可以发送重置token的请求,故token一直有效,手机锁屏被破解,任何人都能使用,也是个安全隐患。
- 只用登陆一次,用户很有可能忘记密码,想要避免用户体验差,必须绑定手机号,支持验证码登陆。
场景四:语雀等pc应用程序(双token)
场景分析:
场景四和场景二类似,区别是用户长时间不使用的情况下才会被强制用户登录。
例如“语雀”等应用程序,长时间不使用是会被要求重新登录的。
我们每个人都安装过一些使用频率不高的软件,这些软件在产品设计时就决定了用户的使用频率和周期,那他们是如何界定“一直在使用的活跃用户”和“长时间不使用的非活跃用户”呢?
还是靠设置token有效期,有效期设置的长一些,例如3个月或6个月不使用才算非活跃用户。
但是如何沿用场景二的token要求,设置有效期长的token,会留下很大的安全隐患:token一旦被黑客截获后长时间可以被使用,还不会被服务器察觉。
解决方案:双token
什么是双token?以现有的短token的基础上再增加一个长token,形成两个token校验有效期的模式。
短token可以防止被截获后无休止使用,所以还要使用有效期短的token用来验证有效期。
而新增加的长token,它的有效期用来区分“活跃用户”和“非活跃用户”,用来实现短token过期后,活跃用户系统自动给重置token,非活跃用户需要重新登录。
对token的要求:
用户登录成功后,服务器生成一短一长两个token返回给客户端,客户端每次请求服务器携带的是短token。
如果服务器发现短token过期,则通知给客户端,此时客户端携带长token给服务器校验。
如果长token未过期,表示用户为“活跃用户”,服务器重置短token和长token发给客户端。
如果长token过期,表示用户为“非活跃用户”,用户需要重新登录。
总结:
优点:
- 帮助使用频率不高的软件区别“活跃用户”和“非活跃用户”,提升“活跃用户”的体验,保证“非活跃用户”的信息安全
缺点:
- 刷新token期间,原有的token不能用,在并发情况下会导致其他问题。
场景五:提升响应速度(redis)
场景分析:
场景一到四的共同点:①token内置了时间戳,②服务器端不存储token
场景五是对以上以上四个场景在验证速度上的优化,亲测使用redis可以提高2-4倍的验证速度。
对token的要求:
token内不设置时间戳,而是将token存在redis中(例如:键为token,值为用户信息),并设置token存在redis中的保存时间。
客户端仍然保存着token,每次请求都携带token。服务器接到请求,把token当做键去redis中拿数据:
如果能拿出数据,则说名token没过期,如果拿不到,则说明token过期了。
想要重置token有效期,直接根据键重置数据在redis中的有效期。
实操:
<!--redis--> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> <version>3.0.0</version> </dependency>
redis工具类
/** * Redis工具类 */ @Component public final class RedisUtil<V> { @Autowired private RedisTemplate<String, String> redisTemplate; /** * 普通缓存获取 * @param key 键 * @return 值 */ public String get(String key) { return key == null ? null : (String) redisTemplate.opsForValue().get(key); } /** * 根据key 获取过期时间 * @param key 键 不能为null * @return 时间(秒) 返回0代表为永久有效 */ public long getExpire(String key) { return redisTemplate.getExpire(key, TimeUnit.SECONDS); } /** * HashSet 并设置时间 * @param key 键 * @param map 对应多个键值 * @param time 时间(秒) * @return true成功 false失败 */ public boolean hmset(String key, Map<String, Object> map, long time) { try { redisTemplate.opsForHash().putAll(key, map); if (time > 0) { expire(key, time); } return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } }
拦截请求,开始验证token
public class ShiroRealm extends AuthorizingRealm { @Autowired private RedisUtil redisUtil; /** * @Title: doGetAuthenticationInfo * @description: 校验token是否正确 * @param: auth * @return: org.apache.shiro.authc.AuthenticationInfo **/ @Override protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken auth) throws AuthenticationException { //不使用token验证来校验token是否可用,改成把token存redis中,在redis中设置数据有效期 String token = (String) auth.getCredentials(); if (StringUtils.isEmpty(token)) { throw new AuthenticationException(Constant.TOKEN_EXPIRED); } //判断是否能从redis中用token拿到过期时间 try{ Long times=redisUtil.getExpire(token); //如果还有0.5小时过期,就刷新token在redis中的有效时间(有效期设置为2小时) if(1800>times){ redisUtil.expire(token,7200); } String userId =redisUtil.get(token); //获取key中的用户id return new SimpleAuthenticationInfo(userId, token, getName()); }catch(Exception e){ throw new AuthenticationException("验证token失败"); } } }
验证redis校验速度
//token时间戳校验 long startTime=System.currentTimeMillis(); //获取开始时间 for(int i=0;i<99;i++){ String userPhone = JwtUtil.isExpire(token); } long endTime=System.currentTimeMillis(); //获取结束时间 System.out.println("用时间戳方式校验100次token是否有效: "+(endTime-startTime)+"毫秒");
//redis校验 long startTime=System.currentTimeMillis(); //获取开始时间 for(int i=0;i<99;i++){ if(StringUtils.isEmpty(redisUtil.get(token))){ return null; } } long endTime=System.currentTimeMillis(); //获取结束时间 System.out.println("用redis设置过期时间方式校验100次token是否有效: "+(endTime-startTime)+"毫秒");
总结:
优点:
- 服务器生成了token就直接存到redis中,token是不会被拦截篡改的,因此默认token是正确的,也就减少了验证token是否正确这一步骤
- 重置了token,token本身也不会变,减少客户端处理废弃token、再存储新token的逻辑
- redis的数据存在内存中,IO速度快
缺点:
- 依赖第三方软件,需要搭建redis服务器,考虑到redis挂了软件也不能使用,还要搭建redis集群
思想升华:
每种设置token有效期的方案都有对应的场景,抛开场景谈方案是狭隘的。再学习计算机的过程中,我发现无论是磁盘调度方式、内存存储方式、raid0-6,所有方式方法的诞生都和当时的场景相关,并且往往在时间和空间上面进行取舍。所以没有最优的方案,只有当下相对合适的方案。
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