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一、无状态登录原理
1.1 什么是有状态
有状态服务,即服务端需要记录每次会话的客户端信息,从而识别客户端身份,根据用户身份进行请求的处理,典型的设计如tomcat中的session。
例如登录:用户登录后,我们把登录者的信息保存在服务端session中,并且给用户一个cookie值,记录对应的session。然后下次请求,用户携带cookie值来,就能识别到对应session,从而找到用户的信息。
缺点是什么?
-
服务端保存大量数据,增加服务端压力
-
服务端保存用户状态,无法进行水平扩展
-
客户端请求依赖服务端,多次请求必须访问同一台服务器
1.2 什么是无状态
微服务集群中的每个服务,对外提供的都是Rest风格的接口。而Rest风格的一个最重要的规范就是:服务的无状态性,即:
-
服务端不保存任何客户端请求者信息
-
客户端的每次请求必须具备自描述信息,通过这些信息识别客户端身份
带来的好处是什么呢?
-
客户端请求不依赖服务端的信息,任何多次请求不需要必须访问到同一台服务
-
服务端的集群和状态对客户端透明
-
服务端可以任意的迁移和伸缩
-
减小服务端存储压力
1.3 如何实现无状态
无状态登录的流程:
-
当客户端第一次请求服务时,服务端对用户进行信息认证(登录)
-
认证通过,将用户信息进行加密形成token,返回给客户端,作为登录凭证
-
以后每次请求,客户端都携带认证的token
-
服务端对token进行解密,判断是否有效。
整个登录过程中,最关键的点是什么?
token的安全性
token是识别客户端身份的唯一标示,如果加密不够严密,被人伪造那就完蛋了。
采用何种方式加密才是安全可靠的呢?
采用JWT + RSA非对称加密
1.4 JWT
1.4.1 简介
JWT,全称是Json Web Token, 是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范,可实现无状态、分布式的Web应用授权;官网:https://jwt.io
GitHub上jwt的java客户端:https://github.com/jwtk/jjwt
1.4.2 数据格式
JWT包含三部分数据:
-
Header:头部,通常头部有两部分信息:
对头部进行base64加密(可解密),得到第一部分数据
-
声明类型,这里是JWT
-
加密算法,自定义
-
-
Payload:载荷,就是有效数据,一般包含下面信息:
这部分也会采用base64加密,得到第二部分数据
-
用户身份信息(注意,这里因为采用base64加密,可解密,因此不要存放敏感信息)
-
注册声明:如token的签发时间,过期时间,签发人等
-
-
Signature:签名,是整个数据的认证信息。一般根据前两步的数据,再加上服务的的密钥(secret)(不要泄漏,最好周期性更换),通过加密算法生成。用于验证整个数据完整和可靠性
生成的数据格式:
1.4.3 JWT交互流程
流程图:
步骤翻译:
-
1、用户登录
-
2、服务的认证,通过后根据secret生成token
-
3、将生成的token返回给浏览器
-
4、用户每次请求携带token
-
5、服务端利用公钥解读jwt签名,判断签名有效后,从Payload中获取用户信息
-
6、处理请求,返回响应结果
因为JWT签发的token中已经包含了用户的身份信息,并且每次请求都会携带,这样服务的就无需保存用户信息,甚至无需去数据库查询,完全符合了Rest的无状态规范。
1.4.4 非对称加密
加密技术是对信息进行编码和解码的技术,编码是把原来可读信息(又称明文)译成代码形式(又称密文),其逆过程就是解码(解密),加密技术的要点是加密算法,加密算法可以分为三类:
-
对称加密,如AES
-
基本原理:将明文分成N个组,然后使用密钥对各个组进行加密,形成各自的密文,最后把所有的分组密文进行合并,形成最终的密文。
-
优势:算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高
-
缺陷:双方都使用同样密钥,安全性得不到保证
-
-
非对称加密,如RSA
-
基本原理:同时生成两把密钥:私钥和公钥,私钥隐秘保存,公钥可以下发给信任客户端
-
私钥加密,持有私钥或公钥才可以解密
-
公钥加密,持有私钥才可解密
-
-
优点:安全,难以破解
-
缺点:算法比较耗时
-
-
不可逆加密,如MD5,SHA
-
基本原理:加密过程中不需要使用密钥,输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文,这种加密后的数据是无法被解密的,无法根据密文推算出明文。
-
1.5 结合Zuul的鉴权流程
需要注意的是:secret是签名的关键,因此一定要保密,所以放到鉴权中心保存,其它任何服务中都不能获取secret。
1.5.1 没有RSA加密时
在微服务架构中,可以把服务的鉴权操作放到网关中,将未通过鉴权的请求直接拦截,如图:
-
1、用户请求登录
-
2、Zuul将请求转发到授权中心,请求授权
-
3、授权中心校验完成,颁发JWT凭证
-
4、客户端请求其它功能,携带JWT
-
5、Zuul将jwt交给授权中心校验,通过后放行
-
6、用户请求到达微服务
-
7、微服务将jwt交给鉴权中心,鉴权同时解析用户信息
-
8、鉴权中心返回用户数据给微服务
-
9、微服务处理请求,返回响应
缺点:
每次鉴权都需要访问鉴权中心,系统间的网络请求频率过高,效率略差,鉴权中心的压力较大。
1.5.2 结合RSA的鉴权
-
首先利用RSA生成公钥和私钥。私钥保存在授权中心,公钥保存在Zuul和各个微服务
-
用户请求登录
-
授权中心校验,通过后用私钥对JWT进行签名加密
-
返回jwt给用户
-
用户携带JWT访问
-
Zuul直接通过公钥解密JWT,进行验证,验证通过则放行
-
请求到达微服务,微服务直接用公钥解析JWT,获取用户信息,无需访问授权中心
二、授权中心
授权中心的主要职责:
-
用户鉴权:
-
接收用户的登录请求,通过用户中心的接口进行校验,通过后生成JWT
-
使用私钥生成JWT并返回
-
-
服务鉴权:微服务间的调用不经过Zuul,会有风险,需要鉴权中心进行认证
-
原理与用户鉴权类似,但逻辑稍微复杂一些(此处不做实现)
-
因为生成jwt,解析jwt这样的行为以后在其它微服务中也会用到,因此抽取成工具。把鉴权中心进行聚合,一个工具module,一个提供服务的module。
2.1 创建授权中心
2.1.1 创建父module
将打包方式改为pom:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>leyou</artifactId>
<groupId>com.leyou.parent</groupId>
<version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.leyou.authentication</groupId>
<artifactId>leyou-authentication</artifactId>
<packaging>pom</packaging>
</project>
2.1.2 通用module
2.1.3 授权服务
pom.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>leyou-authentication</artifactId>
<groupId>com.leyou.authentication</groupId>
<version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.leyou.authentication</groupId>
<artifactId>leyou-authentication-service</artifactId>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.leyou.authentication</groupId>
<artifactId>leyou-authentication-common</artifactId>
<version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
</project>
启动器
package com.leyou.auth;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.openfeign.EnableFeignClients;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 20:11
* @Feature: 授权服务启动器
*/
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class LyAuthApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(LyAuthApplication.class,args);
}
}
application.yml
server:
port: 8087
spring:
application:
name: auth-service
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
registry-fetch-interval-seconds: 10
instance:
instance-id: ${spring.application.name}:${server.port}
prefer-ip-address: true #当你获取host时,返回的不是主机名,而是ip
ip-address: 127.0.0.1
lease-expiration-duration-in-seconds: 10 #10秒不发送九过期
lease-renewal-interval-in-seconds: 5 #每隔5秒发一次心跳
结构:
在leyou-gateway工程的application.yml中,修改路由:
2.2 JWT工具类
在leyou-authentication-common中导入工具类:
需要在leyou-auth-common
中引入JWT依赖:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>leyou-authentication</artifactId>
<groupId>com.leyou.authentication</groupId>
<version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.leyou.authentication</groupId>
<artifactId>leyou-authentication-common</artifactId>
<version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-lang3</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>joda-time</groupId>
<artifactId>joda-time</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
</project>
2.3 测试工具类
在leyou-authentication-common中编写测试类:
public class JwtTest {
private static final String pubKeyPath = "C:\\tmp\\rsa\\rsa.pub";
private static final String priKeyPath = "C:\\tmp\\rsa\\rsa.pri";
private PublicKey publicKey;
private PrivateKey privateKey;
@Test
public void testRsa() throws Exception {
RsaUtils.generateKey(pubKeyPath, priKeyPath, "234");
}
@Before
public void testGetRsa() throws Exception {
this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath);
this.privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(priKeyPath);
}
@Test
public void testGenerateToken() throws Exception {
// 生成token
String token = JwtUtils.generateToken(new UserInfo(20L, "jack"), privateKey, 5);
System.out.println("token = " + token);
}
@Test
public void testParseToken() throws Exception {
String token = "eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9.eyJpZCI6MjAsInVzZXJuYW1lIjoiamFjayIsImV4cCI6MTUzMzI4MjQ3N30.EPo35Vyg1IwZAtXvAx2TCWuOPnRwPclRNAM4ody5CHk8RF55wdfKKJxjeGh4H3zgruRed9mEOQzWy79iF1nGAnvbkraGlD6iM-9zDW8M1G9if4MX579Mv1x57lFewzEo-zKnPdFJgGlAPtNWDPv4iKvbKOk1-U7NUtRmMsF1Wcg";
// 解析token
UserInfo user = JwtUtils.getInfoFromToken(token, publicKey);
System.out.println("id: " + user.getId());
System.out.println("userName: " + user.getUsername());
}
}
测试生成公钥和私钥,运行代码(注意将testGetRsa方法注释掉):
查看目标目录:
公钥和私钥已经生成了!
测试生成token,把@Before的注释去掉:
测试解析token:
正常解析:
2.4 编写登录授权接口
接下来,需要在leyou-auth-servcice
编写一个接口,对外提供登录授权服务。基本流程如下:
-
客户端携带用户名和密码请求登录
-
授权中心调用客户中心接口,根据用户名和密码查询用户信息
-
如果用户名密码正确,能获取用户,否则为空,则登录失败
-
如果校验成功,则生成JWT并返回
2.4.1 生成公钥和私钥
在授权中心生成真正的公钥和私钥。所以必须有一个生成公钥和私钥的secret,这个可以配置到application.yml
中:
然后编写属性类,加载这些数据:
package com.leyou.auth.properties;
import com.leyou.auth.utils.RsaUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.File;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 22:20
* @Feature: jwt配置参数
*/
@ConfigurationProperties(prefix = "leyou.jwt")
public class JwtProperties {
/**
* 密钥
*/
private String secret;
/**
* 公钥地址
*/
private String pubKeyPath;
/**
* 私钥地址
*/
private String priKeyPath;
/**
* token过期时间
*/
private int expire;
/**
* 公钥
*/
private PublicKey publicKey;
/**
* 私钥
*/
private PrivateKey privateKey;
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JwtProperties.class);
public String getSecret() {
return secret;
}
public void setSecret(String secret) {
this.secret = secret;
}
public String getPubKeyPath() {
return pubKeyPath;
}
public void setPubKeyPath(String pubKeyPath) {
this.pubKeyPath = pubKeyPath;
}
public String getPriKeyPath() {
return priKeyPath;
}
public void setPriKeyPath(String priKeyPath) {
this.priKeyPath = priKeyPath;
}
public int getExpire() {
return expire;
}
public void setExpire(int expire) {
this.expire = expire;
}
public PublicKey getPublicKey() {
return publicKey;
}
public void setPublicKey(PublicKey publicKey) {
this.publicKey = publicKey;
}
public PrivateKey getPrivateKey() {
return privateKey;
}
public void setPrivateKey(PrivateKey privateKey) {
this.privateKey = privateKey;
}
/**
* @PostConstruct :在构造方法执行之后执行该方法
*/
@PostConstruct
public void init(){
try {
File pubKey = new File(pubKeyPath);
File priKey = new File(priKeyPath);
if (!pubKey.exists() || !priKey.exists()) {
// 生成公钥和私钥
RsaUtils.generateKey(pubKeyPath, priKeyPath, secret);
}
// 获取公钥和私钥
this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath);
this.privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(priKeyPath);
} catch (Exception e) {
logger.error("初始化公钥和私钥失败!", e);
throw new RuntimeException();
}
}
}
2.4.2 Controller
编写授权接口,接收用户名和密码,校验成功后,写入cookie中。
-
请求方式:post
-
请求路径:/accredit
-
请求参数:username和password
-
返回结果:无
代码:
注意配置属性类:@EnableConfigurationProperties(JwtProperties.class)
package com.leyou.auth.controller;
import com.leyou.auth.properties.JwtProperties;
import com.leyou.auth.service.AuthService;
import com.leyou.utils.CookieUtils;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.context.properties.EnableConfigurationProperties;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 22:43
* @Feature: 登录授权
*/
@Controller
@EnableConfigurationProperties(JwtProperties.class)
public class AuthController {
@Autowired
private AuthService authService;
@Autowired
private JwtProperties properties;
@PostMapping("accredit")
public ResponseEntity<Void> authentication(
@RequestParam("username") String username,
@RequestParam("password") String password,
HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response
){
//1.登录校验
String token = this.authService.authentication(username,password);
if (StringUtils.isBlank(token)){
return new ResponseEntity<>(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
}
//2.将token写入cookie,并指定httpOnly为true,防止通过js获取和修改
CookieUtils.setCookie(request,response,properties.getCookieName(),token,properties.getCookieMaxAge(),true);
return ResponseEntity.ok().build();
}
}
2.4.3 CookieUtils
作用,将生成好的token放入到cookie中,返回到客户端。
代码:略
2.4.4 UserClient
对用户密码进行校验,所以需要通过FeignClient去访问 user-service微服务:
引入user-service依赖:
<dependency>
<groupId>com.leyou.user</groupId>
<artifactId>leyou-user-interface</artifactId>
<version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
编写FeignClient:
package com.leyou.auth.client;
import com.leyou.user.api.UserApi;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 23:48
* @Feature: 用户feignclient
*/
@FeignClient(value = "user-service")
public interface UserClient extends UserApi {
}
在leyou-user-interface中添加api接口:
package com.leyou.user.api;
import com.leyou.user.pojo.User;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 23:50
* @Feature: 用户服务接口
*/
public interface UserApi {
/**
* 用户验证
* @param username
* @param password
* @return
*/
@GetMapping("query")
User queryUser(@RequestParam("username")String username, @RequestParam("password")String password);
}
2.4.5 Service
接口
package com.leyou.auth.service;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 22:46
* @Feature:
*/
public interface AuthService {
/**
* 用户授权
* @param username
* @param password
* @return
*/
String authentication(String username, String password);
}
实现
package com.leyou.auth.service.impl;
import com.leyou.auth.client.UserClient;
import com.leyou.auth.entity.UserInfo;
import com.leyou.auth.properties.JwtProperties;
import com.leyou.auth.service.AuthService;
import com.leyou.auth.utils.JwtUtils;
import com.leyou.user.pojo.User;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* @Author: 98050
* @Time: 2018-10-23 22:47
* @Feature:
*/
@Service
public class AuthServiceImpl implements AuthService {
@Autowired
private UserClient userClient;
@Autowired
private JwtProperties properties;
/**
* 用户授权
* @param username
* @param password
* @return
*/
@Override
public String authentication(String username, String password) {
try{
//1.调用微服务查询用户信息
User user = this.userClient.queryUser(username,password);
System.out.println(user);
//2.查询结果为空,则直接返回null
if (user == null){
return null;
}
//3.查询结果不为空,则生成token
String token = JwtUtils.generateToken(new UserInfo(user.getId(), user.getUsername()),
properties.getPrivateKey(), properties.getExpire());
System.out.println(token);
return token;
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
2.4.6 项目结构
2.4.7 测试
token已经生成,返回到客户端。
2.5 登录页面
请求路径不对,因为认证接口是:
/api/auth/accredit
修改login.html:
然后登录,可以跳转到首页。
2.6 解决cookie写入问题
查看首页cookie:
2.6.1 问题分析
之前测试时,看到了响应头中,有Set-Cookie属性,为什么在这里却什么都没有?
因为涉及到跨域问题。跨域请求cookie生效的条件:
-
服务的响应头中需要携带Access-Control-Allow-Credentials并且为true。
-
响应头中的Access-Control-Allow-Origin一定不能为*,必须是指定的域名
-
浏览器发起ajax需要指定withCredentials 为true
服务端cors配置:
没有问题。
客户端ajax配置:common.js中
也没有问题。
那说明,问题一定出在响应的set-cookie头中。仔细查看刚才的响应头:
cookie的 domain
属性似乎不太对
cookie也是有域
的限制,一个网页,只能操作当前域名下的cookie,但是现在看到的地址是0.0.1(为什么是0.0.1,因为前端的地址是www.leyou.com,通过nginx反向代理到127.0.0.1,通过计算得到domain为0.0.1),而页面是www.leyou.com,域名不匹配,cookie设置肯定失败了!
2.6.2 跟踪CookieUtils
再次登录,然后进行Debug
CookieUtils内部有一个获取domain的方法:
它获取domain是通过服务器的host来计算的,然而我们的地址竟然是:127.0.0.1:8087,因此后续的运算,最终得到的domain就变成了:
问题找到了:
请求时的serverName是:api.leyou.com,现在却被变成了127.0.0.1:,因此计算domain是错误的,从而导致cookie设置失败!
2.6.3 解决host地址的变化
那么问题来了:为什么这里的请求serverName变成了:127.0.0.1:8087呢?
这里的server name其实就是请求时的主机名:Host,之所以改变,有两个原因:
-
使用了nginx反向代理,当监听到api.leyou.com的时候,会自动将请求转发至127.0.0.1:10010,即Zuul。
-
而后请求到达我们的网关Zuul,Zuul就会根据路径匹配,我们的请求是/api/auth,根据规则被转发到了 127.0.0.1:8087 ,即授权中心。
所以,先更改nginx配置,让它不要修改host:proxy_set_header Host $host;
nginx重启。
然后再去解决Zuul的问题,因为Zuul还会有一次转发,所以要去修改网关的配置(leyou-gateway):
重启项目,再次测试:
最后计算得到domain:
2.6.4 再次测试
还是没有cookie!
2.6.5 Zuul的敏感头过滤
Zuul内部有默认的过滤器,会对请求和响应头信息进行重组,过滤掉敏感的头信息:
会发现,这里会通过一个属性为SensitiveHeaders
的属性,来获取敏感头列表,然后添加到IgnoredHeaders
中,这些头信息就会被忽略。
而这个SensitiveHeaders
的默认值就包含了set-cookie
:
解决方案有两种:
全局设置:
-
zuul.sensitive-headers=
指定路由设置:
-
zuul.routes.<routeName>.sensitive-headers=
-
zuul.routes.<routeName>.custom-sensitive-headers=true
思路都是把敏感头设置为null
2.6.6 最后的测试
再次重启,登录: