045 用户登录功能01----JWT和后台代码

(1)有状态登录概述

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

(2)无状态登录概述

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

(3)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

(4)JWT

<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

<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：

  • 声明类型，这里是JWT

  我们会对头部进行base64编码，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编码，可解码，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

  这部分也会采用base64编码，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：token==个人证件 jwt=个人身份证

可以看到分为3段，每段就是上面的一部分数据

<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。

<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。

RSA算法历史：

1977年，三位数学家Rivest、Shamir 和 Adleman 设计了一种算法，可以实现非对称加密。这种算法用他们三个人的名字缩写：RSA

<5>结合Zuul的鉴权流程

• 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和各个信任的微服务

• 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

2.授权中心

(1)创建授权中心

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（此处我们不做实现）

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，因此我们会抽取成工具。我们把鉴权中心进行聚合，一个工具module，一个提供服务的module

<1>创建父module

我们先创建父module(maven模块)，名称为：leyou-auth

pom文件：

<?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>lucky.leyou.parent</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <packaging>pom</packaging>

    <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
    <artifactId>leyou-auth</artifactId>

</project>

注意：将pom打包方式改为pom

<2>通用module

然后是授权服务的通用模块：leyou-auth-common：

pom文件：

<?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-auth</artifactId>
        <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
    <artifactId>leyou-auth-common</artifactId>

</project>

结构：

<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-auth</artifactId>
        <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
    <artifactId>leyou-auth-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>lucky.leyou.auth</groupId>
            <artifactId>leyou-auth-common</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>lucky.leyou.common</groupId>
            <artifactId>leyou-common</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

引导类：

package lucky.leyou;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.openfeign.EnableFeignClients;

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class LeyouAuthApplication {

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

application.yml：

server:
  port: 8090
spring:
  application:
    name: auth-service
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
    registry-fetch-interval-seconds: 10
  instance:
    lease-renewal-interval-in-seconds: 5 # 每隔5秒发送一次心跳
    lease-expiration-duration-in-seconds: 10 # 10秒不发送就过期

结构：

在leyou-gateway工程的application.yml中，修改路由：

zuul:
  prefix: /api # 路由路径前缀
  routes:
    item-service: /item/** # 商品微服务的映射路径
    search-service: /search/** # 搜索微服务
    user-service: /user/** # 用户微服务
    auth-service: /auth/** # 授权中心微服务

(2)JWT工具类

我们在leyou-auth-common中导入课前资料中的工具类：

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-auth</artifactId>
        <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>lucky.leyou.auth</groupId>
    <artifactId>leyou-auth-common</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-lang3</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
            <artifactId>jjwt</artifactId>
            <version>0.9.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>joda-time</groupId>
            <artifactId>joda-time</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

(3)测试工具类

我们在leyou-auth-common中编写测试类：

package lucky.leyou.auth.test;

import lucky.leyou.auth.entity.UserInfo;
import lucky.leyou.auth.utils.JwtUtils;
import lucky.leyou.auth.utils.RsaUtils;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

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());
    }
}

<1>测试生成公钥和私钥

我们运行这段代码：注意需要把@Before方法注释掉

运行之后，查看目标目录：

公钥和私钥已经生成了！

<2>测试生成token

将@Before的注释去掉：

控制台输出：

<3>测试解析token：

正常情况：

任意改动token，发现报错了：

3.编写登录授权接口

接下来，我们需要在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

• 授权中心调用用户中心接口，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

逻辑分析图：

(1)生成公钥和私钥

我们需要在授权中心生成真正的公钥和私钥。我们必须有一个生成公钥和私钥的secret，这个可以配置到leyou-auth-service模块的application.yml中：

leyou:
  jwt:
    secret: leyou@Login(Auth}*^31)&heiMa% # 登录校验的密钥
    pubKeyPath: D:\temp\rsa\\rsa.pub # 公钥地址
    priKeyPath: D:\temp\rsa\\rsa.pri # 私钥地址
    expire: 30 # 过期时间,单位分钟

然后编写属性类，加载这些数据：

package lucky.leyou.auth.config;

import lucky.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;

@ConfigurationProperties(prefix = "leyou.jwt")
public class JwtProperties {

    private String secret; // 密钥

    private String pubKeyPath;// 公钥路径

    private String priKeyPath;// 私钥路径

    private int expire;// token过期时间

    private PublicKey publicKey; // 公钥

    private PrivateKey privateKey; // 私钥

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JwtProperties.class);

    /**
     * @PostContruct：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();
        }
    }

    // getter setter ...

    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;
    }
}

(2)controller

编写授权接口，我们接收用户名和密码，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：

这里的cookie的name和生存时间，我们配置到属性文件：application.yml：

leyou:
  jwt:
    secret: leyou@Login(Auth}*^31)&heiMa% # 登录校验的密钥
    pubKeyPath: D:\temp\rsa\\rsa.pub # 公钥地址
    priKeyPath: D:\temp\rsa\\rsa.pri # 私钥地址
    expire: 30 # 过期时间,单位分钟
    cookieName: LY_TOKEN #cookie的名称
    cookieMaxAge: 30 

然后在JwtProperties中添加属性，同时生成get和set方法：

代码：

package lucky.leyou.auth.controller;

import lucky.leyou.auth.config.JwtProperties;
import lucky.leyou.common.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;

@Controller
@EnableConfigurationProperties(JwtProperties.class)
public class AuthController {

    @Autowired
    private AuthService authService;

    @Autowired
    private JwtProperties prop;

    /**
     * 登录授权
     *
     * @param username
     * @param password
     * @return
     */
    @PostMapping("accredit")
    public ResponseEntity<Void> authentication(
            @RequestParam("username") String username,
            @RequestParam("password") String password,
            HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response) {
        // 登录校验
        String token = this.authService.authentication(username, password);
        if (StringUtils.isBlank(token)) {
            return new ResponseEntity<>(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
        }
        // 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, prop.getCookieName(),
                token, prop.getCookieMaxAge(), null, true);
        return ResponseEntity.ok().build();
    }
}

注意：

这里我们使用了一个工具类，CookieUtils

(3)UserClient

接下来我们肯定要对用户密码进行校验，所以我们需要通过FeignClient去访问 user-service微服务：

<1>在leyou-user-interface工程中添加api接口：

package lucky.leyou.user.api;

import lucky.leyou.user.domain.User;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;

public interface UserApi {
    /**
     * 根据用户名和密码查询用户
     * @param username
     * @param password
     * @return
     */
    @GetMapping("query")
    public User queryUser(
            @RequestParam("username") String username,
            @RequestParam("password") String password
    );
}

<2>在leyou-auth-service中编写FeignClient

在leyou-auth中引入user-service-interface依赖：

<dependency>
            <groupId>lucky.leyou.user</groupId>
            <artifactId>leyou-user-interface</artifactId>
            <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

参照leyou-search或者leyou-goods-web

package lucky.leyou.auth.client;

import lucky.leyou.user.api.UserApi;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;

@FeignClient(value = "user-service")
public interface UserClient extends UserApi {
}

(4)AuthService

在leyou-auth-service：

package lucky.leyou.auth.service;

import lucky.leyou.auth.client.UserClient;
import lucky.leyou.auth.config.JwtProperties;
import lucky.leyou.auth.entity.UserInfo;
import lucky.leyou.auth.utils.JwtUtils;
import lucky.leyou.user.domain.User;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class AuthService {

    @Autowired
    private UserClient userClient;

    @Autowired
    private JwtProperties properties;

    public String authentication(String username, String password) {

        try {
            // 调用微服务，执行查询
            User user = this.userClient.queryUser(username, password);

            // 如果查询结果为null，则直接返回null
            if (user == null) {
                return null;
            }

            // 如果有查询结果，则生成token
            String token = JwtUtils.generateToken(new UserInfo(user.getId(), user.getUsername()),
                    properties.getPrivateKey(), properties.getExpire());
            return token;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

(5)项目完整结构

(6)测试

打开postman进行测试：http://localhost:8090/accredit

4.登录页面

接下来，我们看看登录页面，是否能够正确的发出请求。

我们在页面输入登录信息，然后点击登录：

查看控制台：

发现请求的路径不对，我们的认证接口是：

/api/auth/accredit

我们打开login.html，修改路径信息：

页面ajax请求：

然后再次测试，成功跳转到了首页：

5.解决cookie写入问题

接下来我们查看首页cookie：

cookie也是有域 的限制，一个网页，只能操作当前域名下的cookie，但是现在我们看到的地址是0.0.1，而页面是www.leyou.com,域名不匹配，cookie设置肯定失败了！

(1)跟踪CookieUtils

我们去Debug跟踪CookieUtils，看看到底是怎么回事：

我们发现内部有一个方法，用来获取Domain：

我们发现内部有一个方法，用来获取Domain：

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：我们请求时的serverName明明是：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)解决host地址的变化

这里的server name其实就是请求的时的主机名：Host，之所以改变，有两个原因：

• 我们使用了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 ，即我们的授权中心。

我们首先去更改nginx配置，让它不要修改我们的host：proxy_set_header Host $host;

把nginx进行reload：

nginx -s reload

这样就解决了nginx这里的问题。但是Zuul还会有一次转发，所以要去修改网关的配置（leyou-gateway工程）：

zuul:
  prefix: /api # 路由路径前缀
  routes:
      item-service: /item/**  # 商品微服务的映射路径
      search-service: /search/** #搜索微服务
      user-service: /user/**  #用户微服务
      auth-service: /auth/**  # 授权中心微服务
  add-host-header: true #携带请求本身的头信息

重启后，我们再次测试。

最终得到的domainName：

(3)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：

把敏感头设置为null

zuul:
  prefix: /api # 路由路径前缀
  routes:
      item-service: /item/**  # 商品微服务的映射路径
      search-service: /search/** #搜索微服务
      user-service: /user/**  #用户微服务
      auth-service: /auth/**  # 授权中心微服务
  add-host-header: true #携带请求本身的头信息
  sensitive-headers:  #覆盖默认敏感头信息

(4)测试