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  • 相信每一个做过web开发人,都或多或少用过或者听说过session、cookie,以及token以及JWT。有时候感觉很困惑,仿佛都是差不多东西,这里就简单对这几个概念做一个阐述。首先必须要知道是:http协议是无状态...

    相信每一个做过web开发的人,都或多或少用过或者听说过session、cookie,以及token以及JWT。有时候感觉很困惑,仿佛都是差不多的东西,这里就简单的对这几个概念做一个阐述。

    首先必须要知道的是:

    http协议是无状态的

    什么是无状态呢?就是说这一次请求和上一次请求是没有任何关系,互不相识的。这种无状态的好处是快速,而坏处可想而知:用户发起登陆请求,成功后,发起另一个页面跳转请求,但因为无状态,服务器并不知道这个用户是不是已经登录过了,因此就只能再把这个请求重定向到登陆页面。

    这样用户就疯了,破系统怎么一直让我登录。

    session和cookie

    所以,前辈们就想了一个办法,在第一次登录后,在服务器端产生一个会话id(sessionId),记录一下用户及其状态。然后把sessionId返回给浏览器。浏览器将这个sessionId记录到cookie里,之后的请求再把它带上。这样服务器从请求中拿到cookie里的sessionId,然后到自己的存储(一般是用redis)里查一下,得到用户的状态。接下来就可以畅通无阻了。

    总之,

    1. session是服务器端,cookie是浏览器端(用户端)

    2. cookie只是实现session的其中一种方案。虽然是最常用的,但并不是唯一的方法。禁用cookie后还有其他方法存储,比如放在url中

    3. 现在大多都是Session + Cookie,但是只用session不用cookie,或是只用cookie,不用session在理论上都可以保持会话状态。可是实际中因为多种原因,一般不会单独使用

    4. 用session只需要在客户端保存一个id,实际上大量数据都是保存在服务端。如果全部用cookie,数据量大的时候客户端是没有那么多空间。

    5. 如果只用cookie不用session,那么账户信息全部保存在客户端,一旦被劫持,全部信息都会泄露。并且客户端数据量变大,网络传输的数据量也会变大

    6. 如果后端服务是分布式部署,session一般统一放在redis集群中。这样有个问题就是一旦redis故障,可能会影响所有的用户请求。

    小结

    简而言之, session 有如用户信息档案表, 里面包含了用户的认证信息和登录状态等信息. 而 cookie 就是用户通行证

    所以,在后台进行session的存储和运维这件事是非常重要和危险的,对可靠性的要求极其高。

    那么,我们有没有可能不存储session呢?

    token

    其实是可以的。这样来一步步思考:

    1. 如果我们把所有信息全部放在cookie里,那么只要cookie将用户的id和状态给服务器传过去就可以了。

    2. 但是这样非常危险。用户可以随意伪造cookie,并且也容易被劫持

    3. 所以,问题变成了,怎么确保安全性?

    4. 答案就是做签名。在用户第一次登录时,服务端使用例如SHA256的算法对数据行加密。得到的加密结果,就称之为token。

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    之后每一次请求,浏览器都把加密后的token带过来,服务器再使用相同的算法对数据进行一次加密,比较两次加密的结果,相等即为验证通过。

    4c42128b0ad7811a97677908a52f0829.png

    因为私钥只有服务器知道。所以用户过来的请求是无法伪造的。

    这样一来,服务器不需要再费力的保存session数据。即使流量大增,只要增加服务器即可。

    token的优势:

    • 无状态、可扩展

    • 支持移动设备(移动设备是没有cookie的)

    • 跨程序调用

    • 安全

    JWT

    既然token这么好,那我们怎么更加方便的使用呢?

    JWT全称是JSON Web Token。是token的一种解决方案,从名字可以看出是使用JSON格式传输token

    JWT 由 3 部分构成:

    1. Header :描述 JWT 的元数据。定义了生成签名的算法以及 Token 的类型。

    2. Payload(负载):用来存放实际需要传递的数据

    3. Signature(签名):服务器通过Payload、Header和一个密钥(secret)使用 Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256)生成。

    流程:

    在基于 Token 进行身份验证的的应用程序中,用户首次成功登录后,服务器通过Payload、Header和一个密钥(secret)创建令牌(Token)并将 Token 发送给客户端,

    客户端将收到的 Token 保存在 Cookie 或者 localStorage 中,之后客户端发出的所有请求都会携带这个令牌。而为了能顺利实现跨域跨域,建议最好把它放在 HTTP Header 的 Authorization字段中:Authorization: 你的Token。

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    总结

    • session存储于服务器,可以理解为一个状态列表,拥有一个唯一识别符号sessionId,通常存放于cookie中。服务器收到cookie后解析出sessionId,再去session列表中查找,才能找到相应session。依赖cookie

    • cookie类似一个令牌,装有sessionId,存储在客户端,浏览器通常会自动添加。

    • token也类似一个令牌,无状态,用户信息都被加密到token中,服务器收到token后解密就可知道是哪个用户。需要开发者手动添加。

    • jwt只是一个跨域认证的方案

    补充:

    JWT 与 Oauth2.0

    Oauth 2.0 是一种授权机制,用来授权第三方应用,获取用户数据,它与 JWT 其实并不是一个层面的东西。Oauth2.0 是一个方便的第三方授权规范,而 JWT 是一个 token 结构规范。只是 JWT 常用来登陆鉴权,而 Oauth2.0 在授权时也涉及到了登陆,所以就比较容易搞混。

    如果看懂了,给个赞吗?比心62da58c48a71632124f88725a1c19dfe.png

    展开全文
  • 以前一直使用的是jjwt这个JWT库,虽然小巧够用, 但对JWT的一些细节封装的不是很好。最近发现了一个更好用的JWT库nimbus-jose-jwt,简单易用,API非常易于理解,对称加密非对称加密算法都支持,推荐给大家!简介...
    以前一直使用的是jjwt这个JWT库,虽然小巧够用, 但对JWT的一些细节封装的不是很好。最近发现了一个更好用的JWT库nimbus-jose-jwt,简单易用,API非常易于理解,对称加密和非对称加密算法都支持,推荐给大家!

    简介

    nimbus-jose-jwt是最受欢迎的JWT开源库,基于Apache 2.0开源协议,支持所有标准的签名(JWS)和加密(JWE)算法。

    JWT概念关系

    这里我们需要了解下JWT、JWS、JWE三者之间的关系,其实JWT(JSON Web Token)指的是一种规范,这种规范允许我们使用JWT在两个组织之间传递安全可靠的信息。而JWS(JSON Web Signature)和JWE(JSON Web Encryption)是JWT规范的两种不同实现,我们平时最常使用的实现就是JWS。

    使用

    接下来我们将介绍下nimbus-jose-jwt库的使用,主要使用对称加密(HMAC)和非对称加密(RSA)两种算法来生成和解析JWT令牌。

    对称加密(HMAC)

    对称加密指的是使用相同的秘钥来进行加密和解密,如果你的秘钥不想暴露给解密方,考虑使用非对称加密。
    • 要使用nimbus-jose-jwt库,首先在pom.xml添加相关依赖;
    <!--JWT解析库-->
    <dependency>
        <groupId>com.nimbusds</groupId>
        <artifactId>nimbus-jose-jwt</artifactId>
        <version>8.16</version>
    </dependency>
    • 创建JwtTokenServiceImpl作为JWT处理的业务类,添加根据HMAC算法生成和解析JWT令牌的方法,可以发现nimbus-jose-jwt库操作JWT的API非常易于理解;
    /**
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Service
    public class JwtTokenServiceImpl implements JwtTokenService {
        @Override
        public String generateTokenByHMAC(String payloadStr, String secret) throws JOSEException {
            //创建JWS头,设置签名算法和类型
            JWSHeader jwsHeader = new JWSHeader.Builder(JWSAlgorithm.HS256).
                    type(JOSEObjectType.JWT)
                    .build();
            //将负载信息封装到Payload中
            Payload payload = new Payload(payloadStr);
            //创建JWS对象
            JWSObject jwsObject = new JWSObject(jwsHeader, payload);
            //创建HMAC签名器
            JWSSigner jwsSigner = new MACSigner(secret);
            //签名
            jwsObject.sign(jwsSigner);
            return jwsObject.serialize();
        }
    
        @Override
        public PayloadDto verifyTokenByHMAC(String token, String secret) throws ParseException, JOSEException {
            //从token中解析JWS对象
            JWSObject jwsObject = JWSObject.parse(token);
            //创建HMAC验证器
            JWSVerifier jwsVerifier = new MACVerifier(secret);
            if (!jwsObject.verify(jwsVerifier)) {
                throw new JwtInvalidException("token签名不合法!");
            }
            String payload = jwsObject.getPayload().toString();
            PayloadDto payloadDto = JSONUtil.toBean(payload, PayloadDto.class);
            if (payloadDto.getExp() < new Date().getTime()) {
                throw new JwtExpiredException("token已过期!");
            }
            return payloadDto;
        }
    }
    • 创建PayloadDto实体类,用于封装JWT中存储的信息;
    /**
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Data
    @EqualsAndHashCode(callSuper = false)
    @Builder
    public class PayloadDto {
        @ApiModelProperty("主题")
        private String sub;
        @ApiModelProperty("签发时间")
        private Long iat;
        @ApiModelProperty("过期时间")
        private Long exp;
        @ApiModelProperty("JWT的ID")
        private String jti;
        @ApiModelProperty("用户名称")
        private String username;
        @ApiModelProperty("用户拥有的权限")
        private List<String> authorities;
    }
    • 在JwtTokenServiceImpl类中添加获取默认的PayloadDto的方法,JWT过期时间设置为60s;
    /**
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Service
    public class JwtTokenServiceImpl implements JwtTokenService {
        @Override
        public PayloadDto getDefaultPayloadDto() {
            Date now = new Date();
            Date exp = DateUtil.offsetSecond(now, 60*60);
            return PayloadDto.builder()
                    .sub("macro")
                    .iat(now.getTime())
                    .exp(exp.getTime())
                    .jti(UUID.randomUUID().toString())
                    .username("macro")
                    .authorities(CollUtil.toList("ADMIN"))
                    .build();
        }
    }
    • 创建JwtTokenController类,添加根据HMAC算法生成和解析JWT令牌的接口,由于HMAC算法需要长度至少为32个字节的密钥,所以我们使用MD5加密下;
    /**
     * JWT令牌管理Controller
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Api(tags = "JwtTokenController", description = "JWT令牌管理")
    @Controller
    @RequestMapping("/token")
    public class JwtTokenController {
    
        @Autowired
        private JwtTokenService jwtTokenService;
    
        @ApiOperation("使用对称加密(HMAC)算法生成token")
        @RequestMapping(value = "/hmac/generate", method = RequestMethod.GET)
        @ResponseBody
        public CommonResult generateTokenByHMAC() {
            try {
                PayloadDto payloadDto = jwtTokenService.getDefaultPayloadDto();
                String token = jwtTokenService.generateTokenByHMAC(JSONUtil.toJsonStr(payloadDto), SecureUtil.md5("test"));
                return CommonResult.success(token);
            } catch (JOSEException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return CommonResult.failed();
        }
    
        @ApiOperation("使用对称加密(HMAC)算法验证token")
        @RequestMapping(value = "/hmac/verify", method = RequestMethod.GET)
        @ResponseBody
        public CommonResult verifyTokenByHMAC(String token) {
            try {
                PayloadDto payloadDto  = jwtTokenService.verifyTokenByHMAC(token, SecureUtil.md5("test"));
                return CommonResult.success(payloadDto);
            } catch (ParseException | JOSEException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return CommonResult.failed();
    
        }
    }
    • 调用使用HMAC算法生成JWT令牌的接口进行测试;

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    • 调用使用HMAC算法解析JWT令牌的接口进行测试。

    3155057476c6012e7cc4bd420309f53c.png

    非对称加密(RSA)

    非对称加密指的是使用公钥和私钥来进行加密解密操作。对于加密操作,公钥负责加密,私钥负责解密,对于签名操作,私钥负责签名,公钥负责验证。非对称加密在JWT中的使用显然属于签名操作。
    • 如果我们需要使用固定的公钥和私钥来进行签名和验证的话,我们需要生成一个证书文件,这里将使用Java自带的keytool工具来生成jks证书文件,该工具在JDK的bin目录下;

    12e8362ce5045d21fde99f529c97e9ca.png
    • 打开CMD命令界面,使用如下命令生成证书文件,设置别名为jwt,文件名为jwt.jks;
    keytool -genkey -alias jwt -keyalg RSA -keystore jwt.jks
    • 输入密码为123456,然后输入各种信息之后就可以生成证书jwt.jks文件了;

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    • 将证书文件jwt.jks复制到项目的resource目录下,然后需要从证书文件中读取RSAKey,这里我们需要在pom.xml中添加一个Spring Security的RSA依赖;
    <!--Spring Security RSA工具类-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.security</groupId>
        <artifactId>spring-security-rsa</artifactId>
        <version>1.0.7.RELEASE</version>
    </dependency>
    • 然后在JwtTokenServiceImpl类中添加方法,从类路径下读取证书文件并转换为RSAKey对象;
    /**
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Service
    public class JwtTokenServiceImpl implements JwtTokenService {
        @Override
        public RSAKey getDefaultRSAKey() {
            //从classpath下获取RSA秘钥对
            KeyStoreKeyFactory keyStoreKeyFactory = new KeyStoreKeyFactory(new ClassPathResource("jwt.jks"), "123456".toCharArray());
            KeyPair keyPair = keyStoreKeyFactory.getKeyPair("jwt", "123456".toCharArray());
            //获取RSA公钥
            RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
            //获取RSA私钥
            RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
            return new RSAKey.Builder(publicKey).privateKey(privateKey).build();
        }
    }
    • 我们可以在JwtTokenController中添加一个接口,用于获取证书中的公钥;
    /**
     * JWT令牌管理Controller
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Api(tags = "JwtTokenController", description = "JWT令牌管理")
    @Controller
    @RequestMapping("/token")
    public class JwtTokenController {
    
        @Autowired
        private JwtTokenService jwtTokenService;
        
        @ApiOperation("获取非对称加密(RSA)算法公钥")
        @RequestMapping(value = "/rsa/publicKey", method = RequestMethod.GET)
        @ResponseBody
        public Object getRSAPublicKey() {
            RSAKey key = jwtTokenService.getDefaultRSAKey();
            return new JWKSet(key).toJSONObject();
        }
    }
    • 调用该接口,查看公钥信息,公钥是可以公开访问的;

    275ddcbaf9ff4727cc5ad5044e1efb28.png
    • 在JwtTokenServiceImpl中添加根据RSA算法生成和解析JWT令牌的方法,可以发现和上面的HMAC算法操作基本一致;
    /**
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Service
    public class JwtTokenServiceImpl implements JwtTokenService {
        @Override
        public String generateTokenByRSA(String payloadStr, RSAKey rsaKey) throws JOSEException {
            //创建JWS头,设置签名算法和类型
            JWSHeader jwsHeader = new JWSHeader.Builder(JWSAlgorithm.RS256)
                    .type(JOSEObjectType.JWT)
                    .build();
            //将负载信息封装到Payload中
            Payload payload = new Payload(payloadStr);
            //创建JWS对象
            JWSObject jwsObject = new JWSObject(jwsHeader, payload);
            //创建RSA签名器
            JWSSigner jwsSigner = new RSASSASigner(rsaKey, true);
            //签名
            jwsObject.sign(jwsSigner);
            return jwsObject.serialize();
        }
    
        @Override
        public PayloadDto verifyTokenByRSA(String token, RSAKey rsaKey) throws ParseException, JOSEException {
            //从token中解析JWS对象
            JWSObject jwsObject = JWSObject.parse(token);
            RSAKey publicRsaKey = rsaKey.toPublicJWK();
            //使用RSA公钥创建RSA验证器
            JWSVerifier jwsVerifier = new RSASSAVerifier(publicRsaKey);
            if (!jwsObject.verify(jwsVerifier)) {
                throw new JwtInvalidException("token签名不合法!");
            }
            String payload = jwsObject.getPayload().toString();
            PayloadDto payloadDto = JSONUtil.toBean(payload, PayloadDto.class);
            if (payloadDto.getExp() < new Date().getTime()) {
                throw new JwtExpiredException("token已过期!");
            }
            return payloadDto;
        }
    }
    • 在JwtTokenController类,添加根据RSA算法生成和解析JWT令牌的接口,使用默认的RSA钥匙对;
    /**
     * JWT令牌管理Controller
     * Created by macro on 2020/6/22.
     */
    @Api(tags = "JwtTokenController", description = "JWT令牌管理")
    @Controller
    @RequestMapping("/token")
    public class JwtTokenController {
    
        @Autowired
        private JwtTokenService jwtTokenService;
    
        @ApiOperation("使用非对称加密(RSA)算法生成token")
        @RequestMapping(value = "/rsa/generate", method = RequestMethod.GET)
        @ResponseBody
        public CommonResult generateTokenByRSA() {
            try {
                PayloadDto payloadDto = jwtTokenService.getDefaultPayloadDto();
                String token = jwtTokenService.generateTokenByRSA(JSONUtil.toJsonStr(payloadDto),jwtTokenService.getDefaultRSAKey());
                return CommonResult.success(token);
            } catch (JOSEException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return CommonResult.failed();
        }
    
        @ApiOperation("使用非对称加密(RSA)算法验证token")
        @RequestMapping(value = "/rsa/verify", method = RequestMethod.GET)
        @ResponseBody
        public CommonResult verifyTokenByRSA(String token) {
            try {
                PayloadDto payloadDto  = jwtTokenService.verifyTokenByRSA(token, jwtTokenService.getDefaultRSAKey());
                return CommonResult.success(payloadDto);
            } catch (ParseException | JOSEException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return CommonResult.failed();
        }
    }
    • 调用使用RSA算法生成JWT令牌的接口进行测试;

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    • 调用使用RSA算法解析JWT令牌的接口进行测试。

    b7e606084dade1753c4cc33cdfaf5069.png

    参考资料

    官方文档:https://connect2id.com/products/nimbus-jose-jwt

    作 者:macrozheng
    原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Jo3PZoa7nL99c8UCxPiTTA
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  • 最近在写c++的web服务器,其中用到token,为了方便实现便借鉴于博主 y3350020752的文章:C++实现基于jwt的token验证 openssl安装完成下,依然存在着编译问题,其中问题为:undefined reference to symbol 问题查询后...

    最近在写c++的web服务器,其中用到token,为了方便实现便借鉴于博主 y3350020752的文章:C++实现基于jwt的token验证
    openssl安装完成下,依然存在着编译问题,其中问题为:undefined reference to symbolundefined reference to symbol
    问题查询后发现是,和-lcrypto有引用关系,在编译选项里增加了 -lcrypto选项后成功编译。特此记录。

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  • 这种设计是一种利用计算力减少token设计下数据库及缓存压力设计复杂度,因此它本质就是不存储登陆授权,而通过密文本身保存授权信息。 token加redis设计,是一种登陆后分配随机token,然后记录token与用户...

    jwt属于无状态设计,用户登陆的信息关键存放在jwt加密数据里,这种设计下服务器不需要存储jwt密文,只需要解密就能拿到授权信息等用户信息。这种设计是一种利用计算力减少token设计下数据库及缓存的压力和设计复杂度,因此它的本质就是不存储登陆授权,而通过密文本身保存授权信息。

    token加redis设计,是一种登陆后分配随机token,然后记录token与用户信息对应关系的设计。

    很明显,这两张设计的区别就在于token实际上是需要服务器存储,每次验权需要查询数据库。jwt不需要服务器存储,信息本身就存储于jwt本身,这种模式无需使用数据库。

    但是这种流行的jwt有一个设计上的缺陷,他通过密文传输用户信息,那么服务器在这种基础结构下是无法做到关闭用户登陆授权的操作,如果用户的jwt密文被偷窃,那么黑客就能以用户身份登陆,并且即使知道密文丢失,也无法关闭被偷窃的jwt密文。为了应对这一问题,可以使用jwt内部验证有效期和jwt黑名单模式,但是有效期始终无法做到及时停止jwt授权,这是一个治标不治本的方法。而jwt黑名单模式,则需要数据库或内存存储黑名单,那么,这实际上违背了jwt的免数据库设计原则。

    因此,如果严格按照两种模式设计,jwt更适合低安全级别的服务器设计,如普通的博客、阅读器等等,这种服务允许不严格的登陆授权,即使密文丢失也不会造成用户的严重损失,却能获得较高的服务性能。

    token模式,必须配合数据库进行存储和查询,因此性能较低,但token模式却能做到及时的授权关闭,已经登陆授权可见可查,每一次token都会有对应的记录。因此token模式适合较高安全度和用户登陆等信息分析的系统,如政府系统,支付系统等不可能允许高权限的token被偷窃却不能及时关闭授权。

    jwt,适合轻量的系统和权限不严格系统。

    token,适合重量系统和权限有严格要求的系统。

     

    谢谢大家的阅读和头条的推荐,我再来详细的和大家讨论下这两者在实现上的区别,这样大家可能更方便的理解这两个不同的概念。

    我们讨论的这两种方式只限于规范实现,如果有其他优化或者衍生设计模式则不在讨论之内。

    token:

    普通的token方式采用的是:登录-->生成随机字符串(token)-->服务器保存token与用户信息的对应关系

    对应用户利用token校验的流程是 token-->查询token对应用户信息-->各系统根据用户信息进行业务处理。

     

    很明显可以看出,token模式下的字符串实际上不需要和用户信息有任何关联,生成的token字符串的要求就是唯一,不能被其他用户占有,否则就会出现用户登录后实际上是以其他人身份进行业务处理。如果字符串是随机生成,那么黑客就无法猜测token的生成规律,也无法从token直接猜测到用户相关信息。

     

    jwt:

    jwt采用的生成:登录-->生成带有用户数据的加密字符串(该字符串服务器并不存储,直接下发给客户端)

    校验:客户端将存储的jwt密文带上-->服务器解密密文,获取到用户信息

     

    可以看出,jwt的凭证不仅要求唯一,还要求密文本身实际上是带有了用户信息,当然这块可以是非敏感信息,这只是实现上的细节区别,和结构本身没有特别大的关联。服务器本身并没有存储这次jwt密文,每次服务器的处理都是直接解密jwt密文。这样做的好处就是服务架构内直接抛弃了登录相关的传统token系统,并且服务器不再管理登录状态,token有效状态等问题。

    而jwt带来的问题,凭证实际上的一串密文,更多的用户信息或session信息需要更大的密文来存储,进而每次请求都带上jwt就会使网络传输的内容变大,加大了网络开销;凭证是一串密文,那么如果黑客破解了服务器的加密方式,那么密文实际上就是用户信息在网络上传输,黑客可以直接伪造jwt登录或通过jwt密文获取到用户信息;jwt本身不管理jwt的有效性,一旦密文被偷窃,无法做到关闭掉黑客的授权。

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