SpringCloudAlibaba:4.3云原生网关higress的JWT 认证

概述

简介

JWT是一种用于双方之间传递安全信息的简洁的、URL安全的声明规范。

定义了一种简洁的，自包含的方法用于通信双方之间以Json对象的形式安全的传递信息，特别适用于分布式站点的单点登录（SSO）场景

session认证的缺点

1.安全性：CSRF攻击因为基于cookie来进行用户识别, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

2.扩展性：对于分布式应用，需要实现 session 数据共享

3.性能：每一个用户经过后端应用认证之后，后端应用都要在服务端做一次记录，以方便用户下次请求的鉴别， 通常而言session都是保存在内存中，而随着认证用户的增多，服务端的开销会明显增大

JWT的优点

1.无状态

2.适合移动端应用

3.单点登录友好

流程

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage,此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个JWT。 你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

编写JWT的流程

第一步：头部header

JSON对象，描述 JWT 的元数据 { "alg": "HS256", "typ": "JWT" }

alg属性表示签名的算法，默认是 HMAC SHA256（写成 HS256 ）

typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），统一写为 JWT

第二步：载荷payload

{ "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "iat": 1516239022 }

内容又可以分为3中标准：标准中注册的声明/公共的声明/私有的声明

1.payload-标准中注册的声明 (建议但不强制使用)：

iss: jwt签发者

sub: jwt所面向的用户

aud: 接收jwt的一方

exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间

nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.

iat: jwt的签发时间 jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。 2.payload-公共的声明 ： 公共的声明可以添加任何的信息。一般这里我们会存放一下用户的基本信息（非敏感信息）

3.payload-私有的声明 ： 私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明。需要注意的是，不要存放敏感信息！！！

第三步：签证signature

签证的值是对头部和载荷进行base64UrlEncode后使用指定算法签名生成【私钥签名，到时候用公钥解密】

1.放入头部

2.放入载荷

3.使用私【公】钥签署

4.设置签名算法

如：以默认HS256为例，指定一个密钥（secret），就会按照如下公式生成

HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret, )

第四步

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（.）分隔，就可以返回给用户

示例

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>java_sc_alibaba</artifactId>
        <groupId>jkw.life</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>test-higress-jwt-8007</artifactId>

    <dependencies>
        <!-- nacos-discovery -->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!-- SpringMVC-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- JWT-->
        <dependency>
            <groupId>org.bitbucket.b_c</groupId>
            <artifactId>jose4j</artifactId>
            <version>0.7.0</version>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

application.yml

server:
  port: 8007
spring:
  application:
    name: test-higress-jwt-8007
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 配置 nacos注册中心地址
        server-addr: 192.168.66.103:8848

启动类

package jkw;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;

@Slf4j
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class Main8007 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Main8007.class, args);
        log.info("************** 服务提供者 8001 启动成功 ************");
    }
}

工具类【utils.JWTUtil】

package jkw.utils;

import org.jose4j.json.JsonUtil;
import org.jose4j.jwa.AlgorithmConstraints;
import org.jose4j.jwk.JsonWebKey;
import org.jose4j.jwk.RsaJsonWebKey;
import org.jose4j.jwk.RsaJwkGenerator;
import org.jose4j.jws.AlgorithmIdentifiers;
import org.jose4j.jws.JsonWebSignature;
import org.jose4j.jwt.JwtClaims;
import org.jose4j.jwt.MalformedClaimException;
import org.jose4j.jwt.consumer.ErrorCodes;
import org.jose4j.jwt.consumer.InvalidJwtException;
import org.jose4j.jwt.consumer.JwtConsumer;
import org.jose4j.jwt.consumer.JwtConsumerBuilder;
import org.jose4j.lang.JoseException;

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

/**
 * JWT工具类
 */
public class JWTUtil {

    public static void main(String[] args) throws JoseException {
        RsaJsonWebKey rsaJsonWebKey = RsaJwkGenerator.generateJwk(2048);
        //生成公钥
        //{"kty":"RSA","n":"ziX1yaqbQWGGto1B4NxvmYifUTSigM2LEN0KubXoxt7t9Nz9NaqES4Y36e_v_DhT_v0mKC74pReTWcDVSXZE49jFWphBNlcsnWOsjMlntVlZ_rOQyLZEMhcqshQVvBU8UPFoc77UYBddAjnnShdrSsP5e9qMeMAJVsRCEJZ3Y1IkwRmUGThhmqXNGn1UEhtMSrXDewkre7AWNVkixky7SV-0WhdA6QrEPtLfXoXBQseO2QgRAA73Gc7rs1hF89lKphcBx_mtngonAltNtGGuDhXriBCnt_zuUx8Bt7S-XlECxjSFtHbWKsgOuWTXxMIOVMHoerinsDP1AKmIqPo5xw","e":"AQAB"}
        final String publicKey = rsaJsonWebKey.toJson(JsonWebKey.OutputControlLevel.PUBLIC_ONLY);
        System.out.println(publicKey);
        //生成私钥
        //{"kty":"RSA","n":"ziX1yaqbQWGGto1B4NxvmYifUTSigM2LEN0KubXoxt7t9Nz9NaqES4Y36e_v_DhT_v0mKC74pReTWcDVSXZE49jFWphBNlcsnWOsjMlntVlZ_rOQyLZEMhcqshQVvBU8UPFoc77UYBddAjnnShdrSsP5e9qMeMAJVsRCEJZ3Y1IkwRmUGThhmqXNGn1UEhtMSrXDewkre7AWNVkixky7SV-0WhdA6QrEPtLfXoXBQseO2QgRAA73Gc7rs1hF89lKphcBx_mtngonAltNtGGuDhXriBCnt_zuUx8Bt7S-XlECxjSFtHbWKsgOuWTXxMIOVMHoerinsDP1AKmIqPo5xw","e":"AQAB","d":"LclImg4GhbL_lLQzGZpcPyGVIRgrr6f3ZztxEmZQ2TrSZzxeEPlagNvCt3bPOpnYLh5Tx0EHgMOHuruVo8dc7a5Lxx9h_IvIIPzuaiahninGT0fatHmnE-kJVpwXZ7rftqqnpG2SBfWqdsAdmtswvV5hnxyfboJYkKjuc3i385r4s1s0pTZp33C6adHWB7B_dyVouQyjKQfUu_hToD32omJcTmJNcsTIKOR2Lztx-2Dzc4V99-3qDVbwXbBTfle_1tIeHYtSOsaBqVWpqdPOXSw5D4QuFjqUIXEVhIpTw5qNIejlAJ6wSHKUpU7DRm7t7Yl3yH5TqGr1WRB5eA6cYQ","p":"91hbnLKTPYeZrIq77YoSO0mzu8Q-rdJOv9Nece_oTL9zxLyV0JdzBWRkCUEqoaWSb6j1oeXC1qliHOYyls3Jf1e7bjFvJVedPGRtmEBWW_-nRFrIIYKswcco5_qRy4fHtOdNqwObyO1-8hLlu46kU5pxujlHKz0DAclLVOG8Wjs","q":"1VySxagoE5SDnhb2PDmNRF1uXrFHo1bg62KqAfCaws-MtNxaC9dtfBAHKH-s2QEfMYpiLv1i0IkronhvUZug0L-DzLemdwCyV98naaBElMzkTsC2hZpkmqR95HTACFSzpC5KRspl1ZvIxq-U-n5BY9asqpkhoyn7dCpkRy9tWeU","dp":"R5SEfqaXQdk6Odq0ZBvvBsVfhFlYokkYjR8IWATLv1owkKDa4lDR8p-I67y2L62Q4UuOOloZtrGyORbNUSMgyv-CuHMJ7U6brFyL8uG7nEgyCfATts7wW-vdBLVY-APFYa8GpRUYQl-ouzmIzmyLVb5-ZxwoYnT3p86vRFNHhP0","dq":"i9qIYoNc8aixtVh7wvI-hQdxJySxPoHeIKyln2vlJbkCFDMz2vs0ytN-va8iz4OKvOBmh0KUGPkw3uhun2GRwgMnE3N17B9Kx4qAvR3OlnLPXEe53E1dkHguBSf6D_vlXMLy8QAOTDw3GPVSg_dqSVUYDSMfB2KnbnezD24pEXk","qi":"kSGhqTuRjKESkVeJdWipF9kFy5-1p6T2Ym-S74PVVjBChuasvkkJtfLppw-yb0fX504TjoLDJIvYNp2fDY3Gv8CVr_W4cQjViEONrbGspzQTZmPAVEH0TiovFZ7z_KNp3P5Pl6JXMhOwxKsEM3hGj8IL6-4Bkh9-wOHG1mOi4sQ"}
        final String privateKey = rsaJsonWebKey.toJson(JsonWebKey.OutputControlLevel.INCLUDE_PRIVATE);
        System.out.println(privateKey);
    }

    //公钥
    private static final String publicKeyString = "{\"kty\":\"RSA\",\"n\":\"ziX1yaqbQWGGto1B4NxvmYifUTSigM2LEN0KubXoxt7t9Nz9NaqES4Y36e_v_DhT_v0mKC74pReTWcDVSXZE49jFWphBNlcsnWOsjMlntVlZ_rOQyLZEMhcqshQVvBU8UPFoc77UYBddAjnnShdrSsP5e9qMeMAJVsRCEJZ3Y1IkwRmUGThhmqXNGn1UEhtMSrXDewkre7AWNVkixky7SV-0WhdA6QrEPtLfXoXBQseO2QgRAA73Gc7rs1hF89lKphcBx_mtngonAltNtGGuDhXriBCnt_zuUx8Bt7S-XlECxjSFtHbWKsgOuWTXxMIOVMHoerinsDP1AKmIqPo5xw\",\"e\":\"AQAB\"}";
    //私钥
    private static final String privateKeyString = "{\"kty\":\"RSA\",\"n\":\"ziX1yaqbQWGGto1B4NxvmYifUTSigM2LEN0KubXoxt7t9Nz9NaqES4Y36e_v_DhT_v0mKC74pReTWcDVSXZE49jFWphBNlcsnWOsjMlntVlZ_rOQyLZEMhcqshQVvBU8UPFoc77UYBddAjnnShdrSsP5e9qMeMAJVsRCEJZ3Y1IkwRmUGThhmqXNGn1UEhtMSrXDewkre7AWNVkixky7SV-0WhdA6QrEPtLfXoXBQseO2QgRAA73Gc7rs1hF89lKphcBx_mtngonAltNtGGuDhXriBCnt_zuUx8Bt7S-XlECxjSFtHbWKsgOuWTXxMIOVMHoerinsDP1AKmIqPo5xw\",\"e\":\"AQAB\",\"d\":\"LclImg4GhbL_lLQzGZpcPyGVIRgrr6f3ZztxEmZQ2TrSZzxeEPlagNvCt3bPOpnYLh5Tx0EHgMOHuruVo8dc7a5Lxx9h_IvIIPzuaiahninGT0fatHmnE-kJVpwXZ7rftqqnpG2SBfWqdsAdmtswvV5hnxyfboJYkKjuc3i385r4s1s0pTZp33C6adHWB7B_dyVouQyjKQfUu_hToD32omJcTmJNcsTIKOR2Lztx-2Dzc4V99-3qDVbwXbBTfle_1tIeHYtSOsaBqVWpqdPOXSw5D4QuFjqUIXEVhIpTw5qNIejlAJ6wSHKUpU7DRm7t7Yl3yH5TqGr1WRB5eA6cYQ\",\"p\":\"91hbnLKTPYeZrIq77YoSO0mzu8Q-rdJOv9Nece_oTL9zxLyV0JdzBWRkCUEqoaWSb6j1oeXC1qliHOYyls3Jf1e7bjFvJVedPGRtmEBWW_-nRFrIIYKswcco5_qRy4fHtOdNqwObyO1-8hLlu46kU5pxujlHKz0DAclLVOG8Wjs\",\"q\":\"1VySxagoE5SDnhb2PDmNRF1uXrFHo1bg62KqAfCaws-MtNxaC9dtfBAHKH-s2QEfMYpiLv1i0IkronhvUZug0L-DzLemdwCyV98naaBElMzkTsC2hZpkmqR95HTACFSzpC5KRspl1ZvIxq-U-n5BY9asqpkhoyn7dCpkRy9tWeU\",\"dp\":\"R5SEfqaXQdk6Odq0ZBvvBsVfhFlYokkYjR8IWATLv1owkKDa4lDR8p-I67y2L62Q4UuOOloZtrGyORbNUSMgyv-CuHMJ7U6brFyL8uG7nEgyCfATts7wW-vdBLVY-APFYa8GpRUYQl-ouzmIzmyLVb5-ZxwoYnT3p86vRFNHhP0\",\"dq\":\"i9qIYoNc8aixtVh7wvI-hQdxJySxPoHeIKyln2vlJbkCFDMz2vs0ytN-va8iz4OKvOBmh0KUGPkw3uhun2GRwgMnE3N17B9Kx4qAvR3OlnLPXEe53E1dkHguBSf6D_vlXMLy8QAOTDw3GPVSg_dqSVUYDSMfB2KnbnezD24pEXk\",\"qi\":\"kSGhqTuRjKESkVeJdWipF9kFy5-1p6T2Ym-S74PVVjBChuasvkkJtfLppw-yb0fX504TjoLDJIvYNp2fDY3Gv8CVr_W4cQjViEONrbGspzQTZmPAVEH0TiovFZ7z_KNp3P5Pl6JXMhOwxKsEM3hGj8IL6-4Bkh9-wOHG1mOi4sQ\"}";

    /**
     * 生成token
     *
     * @param userId   用户id
     * @param username 用户名
     * @return
     */
    public static String sign(Long userId, String username) throws JoseException {

        // 第一步：载荷payload
        JwtClaims claims = new JwtClaims();
        // 注册的声明 1.jwt签发者
        claims.setIssuer("user");
        // 注册的声明 2.jwt所面向的用户
        claims.setSubject("subject");
        // 注册的声明 3.接收jwt的一方
        claims.setAudience("Audience");
        // 注册的声明 4.jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间【从现在开始10分钟】
        claims.setExpirationTimeMinutesInTheFuture(10000);
        // 注册的声明 5.定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的【2分钟前】
        claims.setNotBeforeMinutesInThePast(2);
        // 注册的声明 6.jwt的签发时间
        claims.setIssuedAtToNow();
        // 注册的声明 7.jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
        claims.setGeneratedJwtId();
        // 公共的声明：可可以添加任何的信息，一般这里我们会存放一下用户的基本信息
        claims.setClaim("userId", userId);
        claims.setClaim("username", username);


        // 第二步：签证signature：其值是对头部header和载荷payload进行base64UrlEncode后使用指定算法签名生成
        JsonWebSignature jws = new JsonWebSignature();
        // 1.放入头部
        jws.setKeyIdHeaderValue("keyId");
        // 2.放入载荷
        jws.setPayload(claims.toJson());
        // 3.使用私钥签名
        PrivateKey privateKey = new RsaJsonWebKey(JsonUtil.parseJson(privateKeyString)).getPrivateKey();
        jws.setKey(privateKey);
        // 4.设置签名算法
        jws.setAlgorithmHeaderValue(AlgorithmIdentifiers.RSA_USING_SHA256);

        //第三步：算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（.）分隔，就可以返回给用户
        String jwt = jws.getCompactSerialization();
        return jwt;
    }

    /**
     * 验证jwt
     *
     * @param jwt
     */
    public static void checkJwt(String jwt) throws MalformedClaimException, JoseException {

        //1.引入公钥，使用公钥对私钥的签名解密
        PublicKey publicKey = new RsaJsonWebKey(JsonUtil.parseJson(publicKeyString)).getRsaPublicKey();
        //2.使用JwtConsumer解密
        JwtConsumer jwtConsumer = new JwtConsumerBuilder().setRequireExpirationTime()
                .setAllowedClockSkewInSeconds(30) // 允许在验证基于时间的令牌时留有一定的余地，以计算时钟偏差,单位/秒
                .setRequireSubject() // 主题声明
                .setExpectedIssuer("user") // 验证 jwt签发者
                .setExpectedAudience("Audience") // 验证 接收jwt的一方
                .setVerificationKey(publicKey) // 用公钥验证签名 ,验证私钥
                .setJwsAlgorithmConstraints( // 使用生成jwt的签名算法解密
                        new AlgorithmConstraints(AlgorithmConstraints.ConstraintType.WHITELIST, // 白名单
                                AlgorithmIdentifiers.RSA_USING_SHA256))
                .build();
        try {
            // 验证JWT并将其处理为jwtClaims
            JwtClaims jwtClaims = jwtConsumer.processToClaims(jwt);
            //如果JWT失败的处理或验证，将会抛出InvalidJwtException，希望能有一些有意义的解释关于哪里出了问题
            System.out.println("JWT validation succeeded! " + jwtClaims);
        } catch (InvalidJwtException e) {
            System.out.println("Invalid JWT! " + e);
            // 对JWT无效的（某些）特定原因的编程访问也是可能的
            // 在某些情况下，您是否需要不同的错误处理行为。
            // JWT是否已经过期是无效的一个常见原因
            if (e.hasExpired()) {
                System.out.println("JWT expired at " + e.getJwtContext().getJwtClaims().getExpirationTime());
            }
            // 或者观众是无效的
            if (e.hasErrorCode(ErrorCodes.AUDIENCE_INVALID)) {
                System.out.println("JWT had wrong audience: " + e.getJwtContext().getJwtClaims().getAudience());
            }
        }
    }

}

状态码枚举类

package jkw.vo;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Getter;

/**
 * 状态码枚举类
 */
@Getter
@AllArgsConstructor
public enum CodeEnum {
    SUCCESS(200, "OK"),
    SYSTEM_ERROR(500, "系统异常"),
    ;


    private final Integer code;
    private final String message;
}

返回结果封装类

package jkw.vo;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

import java.io.Serializable;

/**
 * 返回结果封装类
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class BaseResult<T> implements Serializable {
    private Integer code;//状态码(成功：200，失败：其他)
    private String message;//提示信息
    private T data;//返回数据

    //构建成功结果
    public static <T> BaseResult<T> ok() {
        return new BaseResult(CodeEnum.SUCCESS.getCode(), CodeEnum.SUCCESS.getMessage(), null);
    }

    //构建带有数据的成功结果
    public static <T> BaseResult<T> ok(T data) {
        return new BaseResult(CodeEnum.SUCCESS.getCode(), CodeEnum.SUCCESS.getMessage(), data);
    }

}

用户服务

package jkw.service;


import com.alibaba.nacos.common.utils.StringUtils;
import jkw.utils.JWTUtil;
import jkw.vo.BaseResult;
import org.jose4j.lang.JoseException;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * 用户服务
 */
@Service
public class UserService {


    /**
     * 登录
     *
     * @param username
     * @param password
     * @return
     * @throws JoseException
     */
    public BaseResult login(String username, String password) throws JoseException {
        // 1.用户名或者密码校验
        if (StringUtils.isEmpty(username) || StringUtils.isEmpty(password)) {
            return new BaseResult(301, "用户名或者密码为空", null);
        }
        // 2.判断用户名和密码是否正确
        if (username.equals("admin") && password.equals("123456")) {
            // 颁发登录token
            String token = JWTUtil.sign(1001L, "admin");
            return BaseResult.ok(token);
        } else {
            return new BaseResult(301, "用户名或者密码不对", null);
        }
    }


}

用户控制器

package jkw.controller;

import jkw.service.UserService;
import jkw.vo.BaseResult;
import org.jose4j.jwt.MalformedClaimException;
import org.jose4j.lang.JoseException;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * 用户控制器
 */
@RequestMapping("/user")
@RestController
public class UserCon {


    @Autowired
    private UserService userService;


    @PostMapping("/login")
    public BaseResult login(String username, String password) throws MalformedClaimException, JoseException {
        return userService.login(username, password);
    }


}

higress配置

文档

https://higress.io/zh-cn/docs/plugins/jwt-auth/

1.路由配置【8007-higress-jwt 精确匹配 ｜ /user/login test-higress-jwt-8007.DEFAULT-GROUP.public.nacos】

2.插件配置【全局，配置】：策略：JWT Auth 

consumers:
- issuer: "user"
  jwks: |
    {
     "keys": [
     {
      "kty":"RSA",
      "n":"ziX1yaqbQWGGto1B4NxvmYifUTSigM2LEN0KubXoxt7t9Nz9NaqES4Y36e_v_DhT_v0mKC74pReTWcDVSXZE49jFWphBNlcsnWOsjMlntVlZ_rOQyLZEMhcqshQVvBU8UPFoc77UYBddAjnnShdrSsP5e9qMeMAJVsRCEJZ3Y1IkwRmUGThhmqXNGn1UEhtMSrXDewkre7AWNVkixky7SV-0WhdA6QrEPtLfXoXBQseO2QgRAA73Gc7rs1hF89lKphcBx_mtngonAltNtGGuDhXriBCnt_zuUx8Bt7S-XlECxjSFtHbWKsgOuWTXxMIOVMHoerinsDP1AKmIqPo5xw",
      "e":"AQAB",
      "kid": "keyId",
      }
     ]
    }
  name: "consumer1"
global_auth: false

3.路由配置【路由级别，使用】：策略：JWT Auth

allow:
- "consumer1"

4.测试步骤：开启服务test-higress8006和test-higress-jwt-8007

首先访问http://www.jkw.com/user/login【admin/123456】获取jwt，

然后在访问配置jwt Auth的http://www.jkw.com/test/index

【请求头中添加Authorization，值为Bearer jwt的值，前面一定要加Bearer 】

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