SpringCloud微服务之最全JWT学习教程03

Maynor

发布于 2021-12-06 19:32:14

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1.JWT

1.0 为什么要学习JWT？

1.1.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；它是分布式服务权限控制的标准解决方案！

它跟RBAC的区别：两者不冲突，在项目中后台权限服务的数据库设计使用RBAC，而前端项目访问后台微服务的权限校验使用jwt

官网：https://jwt.io

.GitHub上jwt的java客户端：https://github.com/jwtk/jjwt

什么是token：https://www.cnblogs.com/xuxinstyle/p/9675541.html

1.2.数据格式

普通的token：32位UUID

JWT的token：至少64位

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type，这里是JWT（type=jwt）
- 加密算法，自定义(rs256/base64/hs256) 我们会对头部进行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-userid,username（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，签发人等这部分也会采用base64加密，得到第二部分数据
Signature：base64加密，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，盐）（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

结论：

1 jwt的一个有规则的token

2 它有三部分组成：Header.payload.signature,每部分都是通过base64加密而成的

3 jwt每个部分都是可以解密的

1.3. JWT详解

1.3.1 base64编码原理（了解）

Base64编码之所以称为Base64，是因为其使用64个字符来对任意数据进行编码，同理有Base32、Base16编码。标准Base64编码使用的64个字符如下：

这64个字符是各种字符编码（比如ASCII码）所使用字符的子集，并可打印。唯一有点特殊的是最后两个字符。

Base64本质上是一种将二进制数据转成文本数据的方案。对于非二进制数据，是先将其转换成二进制形式，然后每连续6比特（2的6次方=64）计算其十进制值，根据该值在上面的索引表中找到对应的字符，最终得到一个文本字符串。假设我们对Hello！进行Base64编码，按照ASCII表，其转换过程如下图所示：

可知Hello！的Base64编码结果为SGVsbG8h，原始字符串长度为6个字符串，编码后长度为8个字符，每3个原始字符经编码成4个字符。

但要注意，Base64编码是每3个原始字符编码成4个字符，如果原始字符串长度不能被3整除，怎么办？使用0来补充原始字符串。

以Hello！！为例，其转换过程为：

Hello!! Base64编码的结果为 SGVsbG8hIQAA 。最后2个零值只是为了Base64编码而补充的，在原始字符中并没有对应的字符，那么Base64编码结果中的最后两个字符 AA 实际不带有效信息，所以需要特殊处理，以免解码错误。

标准Base64编码通常用 = 字符来替换最后的 A，即编码结果为 SGVsbG8hIQ==。因为 = 字符并不在Base64编码索引表中，其意义在于结束符号，在Base64解码时遇到 = 时即可知道一个Base64编码字符串结束。

如果Base64编码字符串不会相互拼接再传输，那么最后的 = 也可以省略，解码时如果发现Base64编码字符串长度不能被4整除，则先补充 = 字符，再解码即可。

解码是对编码的逆向操作，但注意一点：对于最后的两个 = 字符，转换成两个A 字符，再转成对应的两个6比特二进制0值，接着转成原始字符之前，需要将最后的两个6比特二进制0值丢弃，因为它们实际上不携带有效信息。

总结：

1、base64的编码/加密原理

答：原理：将键盘输入的字符用base64编码表示

过程：将键盘输入字符的ascii码值，转成的对应8位二进制，将该二进制6个一组拆分，并计算拆分之后的十进制值，找出十进制值在base64编码表中对应的字母，即完成base64加密

1.3.2 jwt测试-JwtUtil的使用

结论：

jwt是采用base64加密/编码的
jwt的每个部分都是可以单独解码的
在jwt中不应存放重要明感信息，因为可以解密，不安全
createToken源码跟踪–最重要的方法

1.4.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，就能知道用户身份，完全符合了Rest的无状态规范。

1.5.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。

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：

流程图解：

第一个流程：用户点击登录—>请求授权中心颁发jwt凭证
第二个流程：用户的每次请求都携带jwt凭证—>zuul判断jwt是否正确

• 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

jwt-parent：统一jar包版本控制
jwt-pojo：实体类存放位置
jwt-common：工具类、常量类等存放的位置
jwt-auth：认证中心
goods-search：商品搜索服务，对外暴露商品搜索相关接口
user-service：用户服务，对外暴露用户操作相关接口，如新增用户等

结论：

项目的整体架构方式
搭建认证中心
授权中心
通过zuul进行权限过滤

3. 搭建父工程jwt-parent

3.1 创建项目

3.2 pom

<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">
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.bootgroupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parentartifactId>
        <version>2.3.9.RELEASEversion>
        <relativePath/> 
    parent>
    <groupId>com.czxygroupId>
    <artifactId>jwt-parentartifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
    <packaging>pompackaging>
    <name>jwt-parentname>
    <description>Demo project for Spring Bootdescription>
<properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8java.version>
        <spring-cloud.version>Hoxton.SR10spring-cloud.version>
        <mybatis.starter.version>2.1.1mybatis.starter.version>
        <mapper.starter.version>1.2.3mapper.starter.version>
        <druid.starter.version>1.1.9druid.starter.version>
        <mysql.version>5.1.32mysql.version>
        <pageHelper.starter.version>1.2.3pageHelper.starter.version>
        <jjwt.version>0.7.0jjwt.version>
        <joda-time.version>2.9.6joda-time.version>
        <lombok.version>1.18.18lombok.version>
    properties>

    
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependenciesartifactId>
                <version>${spring-cloud.version}version>
                <type>pomtype>
                <scope>importscope>
            dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependenciesartifactId>
                <version>2.2.6.RELEASEversion>
                <type>pomtype>
                <scope>importscope>
            dependency>
            
            <dependency>
                <groupId>org.mybatis.spring.bootgroupId>
                <artifactId>mybatis-spring-boot-starterartifactId>
                <version>${mybatis.starter.version}version>
            dependency>
            
            <dependency>
                <groupId>tk.mybatisgroupId>
                <artifactId>mapper-spring-boot-starterartifactId>
                <version>${mapper.starter.version}version>
            dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.github.pagehelpergroupId>
                <artifactId>pagehelper-spring-boot-starterartifactId>
                <version>${pageHelper.starter.version}version>
            dependency>
            
            <dependency>
                <groupId>com.alibabagroupId>
                <artifactId>druid-spring-boot-starterartifactId>
                <version>${druid.starter.version}version>
            dependency>
            <dependency>
                <groupId>mysqlgroupId>
                <artifactId>mysql-connector-javaartifactId>
                <version>${mysql.version}version>
            dependency>
            <dependency>
                <groupId>io.jsonwebtokengroupId>
                <artifactId>jjwtartifactId>
                <version>${jjwt.version}version>
            dependency>
            
            <dependency>
                <groupId>joda-timegroupId>
                <artifactId>joda-timeartifactId>
                <version>${joda-time.version}version>
            dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.bootgroupId>
                <artifactId>spring-boot-starterartifactId>
            dependency>

            <dependency>
                <groupId>org.springframework.bootgroupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
            dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.projectlombokgroupId>
                <artifactId>lombokartifactId>
                <version>${lombok.version}version>
            dependency>
        dependencies>
    dependencyManagement>

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


project>

4. 启动Nacos注册中心

略。

5.准备工作

5.1 创建jwt-common模块

5.1.1 创建项目

5.1.2 pom

<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>jwt-parentartifactId>
        <groupId>com.czxygroupId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>

    <artifactId>jwt-commonartifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>io.jsonwebtokengroupId>
            <artifactId>jjwtartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>joda-timegroupId>
            <artifactId>joda-timeartifactId>
        dependency>
		<dependency>
            <groupId>org.projectlombokgroupId>
            <artifactId>lombokartifactId>
        dependency>
    dependencies>
project>

5.1.3 加入工具类

5.2 创建jwt-pojo模块

5.2.1 创建项目

5.2.2 POM

<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>jwt-parentartifactId>
        <groupId>com.czxygroupId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>

    <artifactId>jwt-pojoartifactId>
	<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombokgroupId>
            <artifactId>lombokartifactId>
        dependency>
    dependencies>


project>

5.2.3 创建实体类

Goods商品实体类

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Goods {

    private Integer skuid;
    private String goodsName;
    private Double price;
    
}

User实体类

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {

    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
    
}

6. 搭建goods-search

6.1 功能分析

1、用户未登陆状态，可以搜索商品信息

2、goods-search为商品搜索服务，接收用户页面搜索请求

实现步骤：

1、pojo

2、controller

4、service

5、dao

6.2 创建项目

6.3 pom

<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">
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>
    <parent>
        <groupId>com.czxygroupId>
        <artifactId>jwt-parentartifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <artifactId>goods-searchartifactId>
    <packaging>jarpackaging>
    <name>goods-searchname>
    <description>Demo project for Spring Bootdescription>


  <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.czxygroupId>
            <artifactId>jwt-pojo01artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.czxygroupId>
            <artifactId>jwt-common01artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysqlgroupId>
            <artifactId>mysql-connector-javaartifactId>
        dependency>
        




        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-configartifactId>
        dependency>
    dependencies>

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

project>

6.4 bootstrap.yml配置

spring:
  application:
    name: goods-service
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      config:
        file-extension: yaml
server:
  port: 7000

6.5 功能实现

模拟商品搜索功能

6.6 启动类

@SpringBootApplication
public class GoodsSearch01Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GoodsSearch01Application.class, args);
    }

}

6.7 功能测试

7 搭建user-service服务

7.1 功能分析

1、提供用户操作相关的接口

7.2 搭建项目

7.3 pom

<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">
   <modelVersion>4.0.0modelVersion>
   <parent>
      <groupId>com.czxygroupId>
      <artifactId>jwt-parentartifactId>
      <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
   parent>
   <artifactId>user-serviceartifactId>
   <packaging>jarpackaging>
   <name>user-servicename>
   <description>Demo project for Spring Bootdescription>

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.czxygroupId>
            <artifactId>jwt-pojo01artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.czxygroupId>
            <artifactId>jwt-common01artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysqlgroupId>
            <artifactId>mysql-connector-javaartifactId>
        dependency>
        




        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-configartifactId>
        dependency>
    dependencies>

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


project>

7.4 bootstrap.yml

spring:
  application:
    name: userservice
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      config:
        file-extension: yaml
server:
  port: 8000

7.5 功能实现

提供用户新增接口

7.6 启动类

@SpringBootApplication
public class UserService01Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(UserService01Application.class, args);
    }

}

7.7 功能测试

8. 授权中心jwt-auth

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

8.1 创建授权中心

8.2 pom

<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">
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>
    <parent>
        <groupId>com.czxygroupId>
        <artifactId>jwt-parentartifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <artifactId>jwt-authartifactId>
    <packaging>jarpackaging>
    <name>jwt-authname>
    <description>Demo project for Spring Bootdescription>

   <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.czxygroupId>
            <artifactId>jwt-pojo01artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.czxygroupId>
            <artifactId>jwt-common01artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysqlgroupId>
            <artifactId>mysql-connector-javaartifactId>
        dependency>
        
        
        
        
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-configartifactId>
        dependency>
    dependencies>

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


project>

8.3 bootstrap.yml

spring:
  application:
    name: authservice
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      config:
        file-extension: yaml
server:
  port: 9000

8.4 功能实现

提供登录接口

8.5 启动类

@SpringBootApplication
public class JwtAuth01Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(JwtAuth01Application.class, args);
    }

}

8.6 功能测试

9. Zuul网关jwt-gateway

9.1 功能分析

1、对所有请求进行过滤
2、如果用户发起的是登录操作或者是商品搜索操作，放行
3、如果用户发起的是对user-service服务的操作，获取并解析token，如果token存在且有效，放行；否则响应错误页面

9.2 搭建jwt-zuul项目

9.3 pom

<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>jwt-parentartifactId>
        <groupId>com.czxygroupId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
    parent>
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>

    <artifactId>jwt-zuulartifactId>

    <dependencies>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
        dependency>
    dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.bootgroupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>
            plugin>
        plugins>
    build>
project>

9.4 yml

server:
  port: 10010 # 网关端口
spring:
  application:
    name: gateway # 服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # nacos地址
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: goods-service # 路由id，自定义，只要唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址 http就是固定地址
          uri: lb://goodsservice # 路由的目标地址 lb就是负载均衡，后面跟服务名称
          predicates: # 路由断言，也就是判断请求是否符合路由规则的条件
            - Path=/search/** # 这个是按照路径匹配，只要以/user/开头就符合要求
        - id: user-service
          uri: lb://userservice
          predicates:
            - Path=/user/**
        - id: auth-service
            uri: lb://authservice
            predicates:
              - Path=/auth/**

9.5 功能实现

编写鉴权过滤器

@Component
@Order(-1)
public class JWTFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {

        String url = exchange.getRequest().getURI().getPath();
        System.out.println(url);
        // 1 判断URL
        if(url.toString().contains("login")){
            System.out.println("无需登录，直接放行");
            return chain.filter(exchange);
        }
        // 2.获取请求参数
//        MultiValueMap params = exchange.getRequest().getQueryParams();
//        // 3.获取authorization参数
//        String token = params.getFirst("authorization");

        List<String> tokens = exchange.getRequest().getHeaders().get("authorization");

        // 4判断是否为空
        if(tokens!=null&&(tokens.size()==1)){
            // 5 解析token
            Claims claims = JWTUtil.parseToken(tokens.get(0), "user");
            //6 判断解析是否成
            if(claims!=null){
                //7 成功了，放行
                return chain.filter(exchange);
            }
        }
        // 8.拦截
        // 8.1.禁止访问，设置状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.FORBIDDEN);
        // 8.2.结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();

    }
}

9.6 功能测试

商品搜索（未登录）

用户新增（未登录）

用户登录

携带token，进行用户新增

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原始发表：2021/11/18 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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