项目中的授权中心实现and原理

目录

微服务架构存在问题

无状态登录原理

什么是有状态？

什么是无状态

如何实现无状态

JWT简介

数据格式

JWT交互流程

非对称加密

结合Zuul的鉴权流程

没有RSA加密时

结合RSA的鉴权

搭建授权中心

项目配置

授权中心测试

环境准备

导入坐标

​​​​​​​生成token

​​​​​​​解析token

​​​​​​​认识token

​​​​​​​解析token

​​​​​​​Token不一致

授权中心授权

​​​​​​​授权流程

​​​​​​​Mapper

​​​​​​​Service

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​​​​​​​

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微服务架构存在问题

 

无状态登录原理

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，我们就能识别到对应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

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

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，将用户身份信息(不包含密码)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
• 服务的对token进行解密，判断是否有效。

流程图：

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？

我们将采用JWT + RSA非对称加密

JWT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

数据格式

JWT的token包含三部分数据：

• Header：头部，通常头部有两部分信息：
  • 声明类型，这里是JWT
  • 加密算法，自定义

• base64加密（可解密），得到第一部分数据

• Payload：载荷，就是有效数据，一般包含下面信息：
  • 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

• base64加密，得到第二部分数据

• 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：可以看到分为3段，每段就是上面的一部分数据

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返回给用户
• 4、用户每次请求携带token
• 5、服务端利解读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。

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。

结合Zuul的鉴权流程

我们逐步演进系统架构设计。需要注意的是：secret是签名的关键，因此一定要保密，我们放到鉴权中心保存，其它任何服务中都不能获取secret。

没有RSA加密时

在微服务架构中，我们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

发现什么问题了？

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。

结合RSA的鉴权

• 我们首先利用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

搭建授权中心

1）授权中心项目名

2）项目目录

3）项目创建成功

项目配置

1）导入坐标

<?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>jmyp-parent</artifactId>
        <groupId>com.jmyp</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>jmyp-auth</artifactId>

    <dependencies>
        <!--spring cloud eureka注册中心客户端坐标-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>


        <dependency>
            <groupId>com.jmyp</groupId>
            <artifactId>jmyp-common</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>



    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>


</project>

2）yaml配置文件

server:
  port: 9098
spring:
  application:
    name: auth-service
  jackson:
    date-format: yyyy:MM:dd
    time-zone: GMT+8
#  security:
#    user:
#      name: admin
#      password: admin
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
  instance:
    prefer-ip-address: true
    ip-address: 127.0.0.1
    instance-id: ${eureka.instance.ip-address}.${server.port}
    lease-renewal-interval-in-seconds: 3
    lease-expiration-duration-in-seconds: 10

​​​​启动类

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class AuthApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AuthApplication.class,args);
    }

}

项目测试

授权中心测试

​​​​​​​环境准备

导入坐标

父工程控制坐标版本：

 

在jmyp-commcon工具类工程中导入坐标：

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/joda-time/joda-time -->
<dependency>
    <groupId>joda-time</groupId>
    <artifactId>joda-time</artifactId>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.commons/commons-lang3 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
</dependency>

 

导入工具类对象

把需要的工具类导入jmyp-common(工具类工程)

​​​​​​​生成token

 

1）生成token代码

@Test
public void generationToken() throws Exception{

    //调用工具类生成token
    //参数1：载和（用户信息：用户名，用户id）
    //参数2：签名
    //参数3：token过期时间
    String token = JwtUtils.generateToken(new UserInfo(9, "jack"), "czxy", 6);
    //打印token
    System.out.println("生成秘钥:"+ token);



}

2）生成token成功

​​​​​​​解析token

​​​​​​​认识token

​​​​​​​解析token

/**
 * 需求：解析token
 */
@Test
public void parseToken() throws Exception{

    String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6OSwidXNlcm5hbWUiOiJqYWNrIiwiZXhwIjoxNTQ2MDQ0MDE4fQ.4KTlbvHHd4SEZrO_kABxdBiMVhyq0YbQkPygfFqC9oY";

    //调用工具类对象，解析token
    UserInfo user = JwtUtils.getInfoFromToken(token, "czxy");

    //打印结果
    System.out.println("用户id:"+user.getId());
    System.out.println("用户姓名:"+user.getUsername());

}

 

​​​​​​​Token不一致

1）签名不一致

2）token不一致

3）过期

以上3种情况，都会导致token验证不成功。

 

如果token不一致，报如下错误：

授权中心授权

​​​​​​​授权流程

​​​​​​​Mapper

​​​​​​​Service

package com.service;

import com.jmyp.pojo.User;
import com.jmyp.utils.JwtUtils;
import com.jmyp.utils.UserInfo;
import com.mapper.UserMapper;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import tk.mybatis.mapper.entity.Example;

import java.util.List;

/**
 * Created by on 2018/12/29.
 */
@Service
public class AuthService {

    //注入usermapper接口代理对象
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    /**
     * 需求：颁发凭证（生成token）
     * 参数：用户名，密码
     * 返回值：token
     * 1,根据用户名查询数据库
     * 2,判断此用户是否存在
     * 3,如果用户存在，生成token
     * 4,返回token
     *
     */
    public String generateToken(String username,String password){

        try {
            //判断用户是否存在
            //创建example对象
            Example example = new Example(User.class);
            //创建criteria对象
            Example.Criteria criteria = example.createCriteria();
            //设置查询参数
            criteria.andEqualTo("name",username);
            //执行查询
            List<User> users = userMapper.selectByExample(example);

            //判断用户是否存在
            if(users!=null || users.size()>0){

                User user = users.get(0);
                //生成token
                String token = JwtUtils.generateToken(new UserInfo(user.getId(), user.getName()), "czxy", 30);

                return  token;
            }
            //否则
            return null;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
	  return null;
        }


    }

}