单点登录解决方案，用这个真棒！

作者：微信小助手

发布时间：2021-06-04T22:40:38

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通过前面几天文章我们详细的介绍了SpringSecurity的使用，本文我们来看下，结合JWT来实现单点登录操作。

一、什么是单点登陆

单点登录（Single Sign On），简称为 SSO，是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。SSO的定义是在多个应用系统中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统

二、简单的运行机制

单点登录的机制其实是比较简单的，用一个现实中的例子做比较。某公园内部有许多独立的景点，游客可以在各个景点门口单独买票。

对于需要游玩所有的景点的游客，这种买票方式很不方便，需要在每个景点门口排队买票，钱包拿 进拿出的，容易丢失，很不安全。

于是绝大多数游客选择在大门口买一张通票（也叫套票），就可以玩遍所有的景点而不需要重新再买票。他们只需要在每个景点门 口出示一下刚才买的套票就能够被允许进入每个独立的景点。

单点登录的机制也一样，如下图所示，

img

用户认证： 这一环节主要是用户向认证服务器发起认证请求，认证服务器给用户返回一个成功的令牌token，主要在认证服务器中完成，即图中的认证系统，注意认证系统只能有一个。

身份校验： 这一环节是用户携带token去访问其他服务器时，在其他服务器中要对token的真伪进行检验，主要在资源服务器中完成，即图中的应用系统2 3

三、JWT介绍

概念说明

从分布式认证流程中，我们不难发现，这中间起最关键作用的就是token，token的安全与否，直接关系到系统的健壮性，这里我们选择使用JWT来实现token的生成和校验。

JWT，全称JSON Web Token，官网地址https://jwt.io，是一款出色的分布式身份校验方案。可以生成token，也可以解析检验token。

JWT生成的token由三部分组成：

  • 头部：主要设置一些规范信息，签名部分的编码格式就在头部中声明。
  • 载荷：token中存放有效信息的部分，比如用户名，用户角色，过期时间等，但是不要放密码，会泄露！
  • 签名：将头部与载荷分别采用base64编码后，用“.”相连，再加入盐，最后使用头部声明的编码类型进行编码，就得到了签名。

JWT生成token的安全性分析

从JWT生成的token组成上来看，要想避免token被伪造，主要就得看签名部分了，而签名部分又有三部分组成，其中头部和载荷的base64编码，几乎是透明的，毫无安全性可言，那么最终守护token安全的重担就落在了加入的盐上面了！

试想：如果生成token所用的盐与解析token时加入的盐是一样的。岂不是类似于中国人民银行把人民币防伪技术公开了？大家可以用这个盐来解析token，就能用来伪造token。这时，我们就需要对盐采用非对称加密的方式进行加密，以达到生成token与校验token方所用的盐不一致的安全效果！

非对称加密RSA介绍

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，为了安全，可以接受

历史： 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。

四、SpringSecurity整合JWT

1.认证思路分析

SpringSecurity主要是通过过滤器来实现功能的！我们要找到SpringSecurity实现认证和校验身份的过滤器！

回顾集中式认证流程

用户认证：使用UsernamePasswordAuthenticationFilter过滤器中attemptAuthentication方法实现认证功能，该过滤器父类中successfulAuthentication方法实现认证成功后的操作。

身份校验：使用BasicAuthenticationFilter过滤器中doFilterInternal方法验证是否登录，以决定能否进入后续过滤器。

分析分布式认证流程

用户认证：

由于分布式项目，多数是前后端分离的架构设计，我们要满足可以接受异步post的认证请求参数，需要修改UsernamePasswordAuthenticationFilter过滤器中attemptAuthentication方法，让其能够接收请求体。

另外，默认successfulAuthentication方法在认证通过后，是把用户信息直接放入session就完事了，现在我们需要修改这个方法，在认证通过后生成token并返回给用户。

身份校验：

原来BasicAuthenticationFilter过滤器中doFilterInternal方法校验用户是否登录，就是看session中是否有用户信息，我们要修改为，验证用户携带的token是否合法，并解析出用户信息，交给SpringSecurity，以便于后续的授权功能可以正常使用。

2.具体实现

为了演示单点登录的效果，我们设计如下项目结构

img

2.1父工程创建

因为本案例需要创建多个系统，所以我们使用maven聚合工程来实现，首先创建一个父工程，导入springboot的父依赖即可

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.1.3.RELEASE</version>
    <relativePath/>
</parent>

2.2公共工程创建

然后创建一个common工程，其他工程依赖此系统

img

导入JWT相关的依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt-api</artifactId>
        <version>0.10.7</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
        <version>0.10.7</version>
        <scope>runtime</scope>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>
        <version>0.10.7</version>
        <scope>runtime</scope>
    </dependency>
    <!--jackson包-->
    <dependency>
        <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
        <artifactId>jackson-databind</artifactId>
        <version>2.9.9</version>
    </dependency>
    <!--日志包-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>joda-time</groupId>
        <artifactId>joda-time</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

创建相关的工具类

img

Payload

/**
 * @program: springboot-54-security-jwt-demo
 * @description:
 * @author: 波波烤鸭
 */
@Data
public class Payload <T>{
    private String id;
    private T userInfo;
    private Date expiration;
}

JsonUtils

package com.dpb.utils;

import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.core.type.TypeReference;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.io.IOException;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * @author: 波波烤鸭
 **/
public class JsonUtils {

    public static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

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

    public static String toString(Object obj) {
        if (obj == null) {
            return null;
        }
        if (obj.getClass() == String.class) {
            return (String) obj;
        }
        try {
            return mapper.writeValueAsString(obj);
        } catch (JsonProcessingException e) {
            logger.error("json序列化出错：" + obj, e);
            return null;
        }
    }

    public static <T> T toBean(String json, Class<T> tClass) {
        try {
            return mapper.readValue(json, tClass);
        } catch (IOException e) {
            logger.error("json解析出错：" + json, e);
            return null;
        }
    }

    public static <E> List<E> toList(String json, Class<E> eClass) {
        try {
            return mapper.readValue(json, mapper.getTypeFactory().constructCollectionType(List.class, eClass));
        } catch (IOException e) {
            logger.error("json解析出错：" + json, e);
            return null;
        }
    }

    public static <K, V> Map<K, V> toMap(String json, Class<K> kClass, Class<V> vClass) {
        try {
            return mapper.readValue(json, mapper.getTypeFactory().constructMapType(Map.class, kClass, vClass));
        } catch (IOException e) {
            logger.error("json解析出错：" + json, e);
            return null;
        }
    }

    public static <T> T nativeRead(String json, TypeReference<T> type) {
        try {
            return mapper.readValue(json, type);
        } catch (IOException e) {
            logger.error("json解析出错：" + json, e);
            return null;
        }
    }
}

JwtUtils

package com.dpb.utils;

import com.dpb.domain.Payload;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.joda.time.DateTime;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
import java.util.UUID;

/**
 * @author: 波波烤鸭
 * 生成token以及校验token相关方法
 */
public class JwtUtils {

    private static final String JWT_PAYLOAD_USER_KEY = "user";

    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param userInfo   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位分钟
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInMinutes(Object userInfo, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, JsonUtils.toString(userInfo))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusMinutes(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param userInfo   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位秒
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInSeconds(Object userInfo, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, JsonUtils.toString(userInfo))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusSeconds(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /**
     * 公钥解析token
     *
     * @param token     用户请求中的token
     * @param publicKey 公钥
     * @return Jws<Claims>
     */
    private static Jws<Claims> parserToken(String token, PublicKey publicKey) {
        return Jwts.parser().setSigningKey(publicKey).parseClaimsJws(token);
    }

    private static String createJTI() {
        return new String(Base64.getEncoder().encode(UUID.randomUUID().toString().getBytes()));
    }

    /**
     * 获取token中的用户信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey, Class<T> userType) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setUserInfo(JsonUtils.toBean(body.get(JWT_PAYLOAD_USER_KEY).toString(), userType));
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }

    /**
     * 获取token中的载荷信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }
}

RsaUtils

package com.dpb.utils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.security.*;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;

/**
 * @author 波波烤鸭
 */
public class RsaUtils {

    private static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;
    /**
     * 从文件中读取公钥
     *
     * @param filename 公钥保存路径，相对于classpath
     * @return 公钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static PublicKey getPublicKey(String filename) throws Exception {
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPublicKey(bytes);
    }

    /**
     * 从文件中读取密钥
     *
     * @param filename 私钥保存路径，相对于classpath
     * @return 私钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static PrivateKey getPrivateKey(String filename) throws Exception {
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPrivateKey(bytes);
    }

    /**
     * 获取公钥
     *
     * @param bytes 公钥的字节形式
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static PublicKey getPublicKey(byte[] bytes) throws Exception {
        bytes = Base64.getDecoder().decode(bytes);
        X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePublic(spec);
    }

    /**
     * 获取密钥
     *
     * @param bytes 私钥的字节形式
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static PrivateKey getPrivateKey(byte[] bytes) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        bytes = Base64.getDecoder().decode(bytes);
        PKCS8EncodedKeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePrivate(spec);
    }

    /**
     * 根据密文，生存rsa公钥和私钥,并写入指定文件
     *
     * @param publicKeyFilename  公钥文件路径
     * @param privateKeyFilename 私钥文件路径
     * @param secret             生成密钥的密文
     */
    public static void generateKey(String publicKeyFilename, String privateKeyFilename, String secret, int keySize) throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(secret.getBytes());
        keyPairGenerator.initialize(Math.max(keySize, DEFAULT_KEY_SIZE), secureRandom);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.genKeyPair();
        // 获取公钥并写出
        byte[] publicKeyBytes = keyPair.getPublic().getEncoded();
        publicKeyBytes = Base64.getEncoder().encode(publicKeyBytes);
        writeFile(publicKeyFilename, publicKeyBytes);
        // 获取私钥并写出
        byte[] privateKeyBytes = keyPair.getPrivate().getEncoded();
        privateKeyBytes = Base64.getEncoder().encode(privateKeyBytes);
        writeFile(privateKeyFilename, privateKeyBytes);
    }

    private static byte[] readFile(String fileName) throws Exception {
        return Files.readAllBytes(new File(fileName).toPath());
    }

    private static void writeFile(String destPath, byte[] bytes) throws IOException {
        File dest = new File(destPath);
        if (!dest.exists()) {
            dest.createNewFile();
        }
        Files.write(dest.toPath(), bytes);
    }
}

在通用子模块中编写测试类生成rsa公钥和私钥

/**
 * @program: springboot-54-security-jwt-demo
 * @description:
 * @author: 波波烤鸭
 */
public class JwtTest {
    private String privateKey = "c:/tools/auth_key/id_key_rsa";

    private String publicKey = "c:/tools/auth_key/id_key_rsa.pub";

    @Test
    public void test1() throws Exception{
        RsaUtils.generateKey(publicKey,privateKey,"dpb",1024);
    }

}
img