简介
登录模块很简单，前端发送账号密码的表单，后端接收验证后即可~
淦！可是我想多了，于是有了以下几个问题（里面还包含网络安全问题）：
1.登录时的验证码
2.自动登录的实现
3.怎么维护前后端登录状态
在这和大家分享下我实现此功能的过程，包括一些技术和心得
1.登录时的验证码
为什么要验证码，原因很简单，防止脚本无限次重复登录，来暴力破解用户密码或者攻击服务器
验证码的出现，使得每次登录都有个动态变量需要输入，无法用脚本写死代码
2.自动登录的实现
所谓自动登录，指的是当用户登录网站时勾选了自动登录，那么下次再访问网站就不需要输入账号密码直接登录了
这说明，账号密码信息是必须保存在用户这边的，因此自动登录都是不安全的！（方便的代价呀）
尽管不安全，但是我们也必须要尽力让它安全一点，有以下常用方法：
1.账号密码加密保存
2.降低自动登录后用户的权限（如果用户自动登录想改密码，想给我转钱等操作的话，就必须输入账号密码再登录一次！）
3.进行ip检测（之前登录的ip小本本记着），如果发现和上次不一致，则不允许自动登录
数据存储在前端哪里呢
浏览器有3个经常保存数据的地方
1.Cookie （我用这个）
2.LocalStorage
3.SessionStorage
各位可以按F12直接观看
如果你在多个大型网站下都按按F12，会发现SessionStorage基本没数据
为啥，因为真的不好用，它并不是后台的session那样，生命周期是一个会话，这个SessionStorage存储的数据只限于该标签的页面
意思是标签1和标签2即使是同个URL的网址，里面的数据都是不互通的（这有个毛用）
那么LocalStorage存储的数据如何呢，答案是无限期本地存储
不过后台无法操作这里的数据，只能由js代码操作（至于操作结果，完全看js，后端无法感知，不太可靠），我认为这里不适合保存敏感点的信息，因为前端的功能是展示，状态性的数据应该由后端直接掌控（后端能直接操作Cookie，保证完成任务）
你看英雄所见略同，CSDN网站的用户密码也是存在Cookie的
Token就是登录后的令牌（下一点会讲）
所以用Cookie就对啦，具体实现都很简单，前端多个自动登录的选择，选择后多个参数传给后端，后端根据参数往Cookie里设置加密后的账号密码
等下次访问时，用拦截器Interceptor进行拦截，检测是否要自动登录即可~
3.如何维护前后端登录状态
大家最先想到是用Session来维护，登录后在Session中存放用户信息，不过对分布式很不友好（什么，你说你用不到分布式，我也没用到，可是梦想还是要有的嘛），需要维护个分布式数据库来进行数据同步才行
于是我用Token实现的，Token就是一串字符串，最适合API鉴权（例如SSO单点登录这种），俗称令牌
好处就是账号密码用户输入一次就够了，特别是多个系统之间（一张身份的凭证都通用）
当用户登录后，服务器就会生成一个Token放在Cookie中，之后用户的所有操作都带这个Token访问（将Token放入http头部）
为什么要将Token放入头部
1.能抵挡下简单的CSRF攻击
2.浏览器跨域问题
什么是CSRF攻击
举个例子：我登录了A网站，A网站给我返回了一些Cookie信息，然后我再同一浏览器的另外标签访问了B网站，谁知这个B网站返回了一些攻击代码（向A网站发起一些请求，比如转钱给你，这时候由于是访问A网站，会附带A网站的Cookie，让一切都好像是我在访问一样），这个就是CSRF攻击
但B网站并不知道A网站这么鸡贼，会在头部放了Token，所以这次攻击请求是的头部是没Token的，因此检测后发现非法，所以没得逞
当然，这并不可靠，哪天B网站知道你头部放了Token，它研究A网站的js代码，清楚逻辑之后也加上，那就防不住了（所以说前端的东西一切都不可靠）
正确做法应该是后端检测头部的Referer字段，每个网页里发起请求，请求的头部都会带有此字段，如
这说明这个请求是从 http://localhost:8099/swr 中发出的
B网站如果返回攻击代码，这里显示的事B网站的网址，判断出不是自家网站发出，就可以禁止访问
浏览器跨域访问会发生什么
说到跨域（自家网站去请求别人家的网站），得先了解什么是同源策略：
同源策略（Same origin policy）是一种约定，它是浏览器最核心也最基本的安全功能，如果缺少了同源策略，则浏览器的正常功能可能都会受到影响。可以说 Web 是构建在同源策略基础之上的，浏览器只是针对同源策略的一种实现。
它的核心就在于它认为自任何站点装载的信赖内容是不安全的。当被浏览器半信半疑的脚本运行在沙箱时，它们应该只被允许访问来自同一站点的资源，而不是那些来自其它站点可能怀有恶意的资源。
所谓同源是指：域名、协议、端口相同。
另外，同源策略又分为以下两种：
- DOM 同源策略：禁止对不同源页面 DOM 进行操作。这里主要场景是 iframe 跨域的情况，不同域名的 iframe 是限制互相访问的。
- XMLHttpRequest 同源策略：禁止使用 XHR 对象向不同源的服务器地址发起 HTTP 请求。（就是ajax）
咳咳，这里要说下第二种，其实设置一些参数之后，ajax访问时允许跨域请求的，甚至允许跨域时带上自身cookie
但是，带上自己的Cookie多不安全，明明里面只有1,2个信息要传给对方，现在被人全看见了（不好不好），所以要将Token放入头部
你说为啥不放到参数里，因为这会跟业务用的参数混淆，造成逻辑混乱（就好像你上学时要扔家里的垃圾，你不会放到书包里吧，都是手里提着的）
每个请求都放token，所以要封装起来，例如我是将ajax封装起一个新的对象，然后在这个对象使用时添加Token
当然啦，封装了ajax后还有其他好处（例如统一的成功，失败回调函数，统一的数据解析，统一的等待框等等），有兴趣的同学可以看下
View Code
预防XSS攻击，Filter知识讲解
网上有些文章说，后端设置HttpOnly，让Cookie无法让js读写，可以防止XSS攻击。
(⊙o⊙)…简直就是乱写，首先要了解下什么是XSS攻击
Xss攻击是什么
举个简单的例子，假设你前端有个地方可以输入，然后保存的数据库的地方
用户A输入了以下东西
<script>alert(123)</script>
然后这东西就到了后台，当作一串字符串保存了起来
刚好你网站的html代码里，有个地方是显示用户输入过的东西的（例如评论区），然后上面的东西就被加载到html里面，如
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title></title>
<p><script>alert(123)</script></p>
</head>
<body>
</body>
</html>接下来每个人打开你的网站，都会弹出123的对话框，这就是XSS攻击
怎么预防呢，在后端设置过滤器，对输入进行过滤，先上代码
1 /**
2 * @auther: NiceBin
3 * @description: 系统的拦截器，注册在FilterConfig类中进行
4 * 不能使用@WebFilter，因为Filter要排序
5 * 1.对ServletRequest进行封装
6 * 2.防止CSRF，检查http头的Referer字段
7 * @date: 2020/12/15 15:32
8 */
9 @Component
10 public class SystemFilter implements Filter {
11 private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SystemFilter.class);
12 @Autowired
13 private Environment environment;
14
15 @Override
16 public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
17 logger.info("系统拦截器SystemFilter开始加载");
18 }
19
20 @Override
21 public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
22 SystemHttpServletRequestWrapper requestWrapper = new SystemHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest) request);
23
24 //检测http的Referer字段，不允许跨域访问
25 String hostPath = environment.getProperty("server.host-path");
26 String referer = requestWrapper.getHeader("Referer");
27 if(!Tool.isNull(referer)){
28 if(referer.lastIndexOf(hostPath)!=0){
29 ((HttpServletResponse)response).setStatus(HttpStatus.FORBIDDEN.value()); //设置错误状态码
30 return;
31 }
32 }
33 chain.doFilter(requestWrapper,response);
34 }
35
36 @Override
37 public void destroy() {
38
39 }
40 }乍一看，是不是没发现哪里预防了XSS，其实正在的关键点在22行和33行代码，里面的SystemHttpServletRequestWrapper类才是关键，这个类是包装类，是替换参数里的ServletRequest类的，为的就是重写里面的方法，来达到预防XSS的目的，因为Spring也是根据ServletRequest类来进行前端参数读取的，所以它就是后端获得数据的源头
1 /**
2 * @auther: NiceBin
3 * @description: 包装的httpServlet，进行以下增强
4 * 1.将流数据取出保存，方便多次读出
5 * 2.防止XSS攻击，修改读取数据的方法，过滤敏感字符
6 * @date: 2020/4/23 19:50
7 */
8 public class SystemHttpServletRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {
9 private final byte[] body;
10 private HttpServletRequest request;
11
12 public SystemHttpServletRequestWrapper(HttpServletRequest request) throws IOException {
13 super(request);
14 //打印属性
15 //printRequestAll(request);
16 body = HttpHelper.getBodyString(request).getBytes(Charset.forName("UTF-8")); //HttpHelper是我自己写的工具类
17 this.request = request;
18 }
19
20 @Override
21 public BufferedReader getReader() throws IOException {
22 return new BufferedReader(new InputStreamReader(getInputStream()));
23 }
24
25 @Override
26 public ServletInputStream getInputStream() throws IOException {
27 final ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(body);
28 return new ServletInputStream() {
29 @Override
30 public boolean isFinished() {
31 return false;
32 }
33
34 @Override
35 public boolean isReady() {
36 return false;
37 }
38
39 @Override
40 public void setReadListener(ReadListener readListener) {
41
42 }
43
44 @Override
45 public int read() throws IOException {
46 return bais.read();
47 }
48 };
49 }
50
51 /**
52 * 可以打印出HttpServletRequest里属性的值
53 * @param request
54 */
55 public void printRequestAll(HttpServletRequest request){
56 Enumeration e = request.getHeaderNames();
57 while (e.hasMoreElements()) {
58 String name = (String) e.nextElement();
59 String value = request.getHeader(name);
60 System.out.println(name + " = " + value);
61 }
62 }
63
64 //以下为XSS预防
65 @Override
66 public String getParameter(String name) {
67 String value = request.getParameter(name);
68 if (!StringUtils.isEmpty(value)) {
69 value = StringEscapeUtils.escapeHtml4(value);
70 }
71 return value;
72 }
73
74 @Override
75 public String[] getParameterValues(String name) {
76 String[] parameterValues = super.getParameterValues(name);
77 if (parameterValues == null) {
78 return null;
79 }
80 for (int i = 0; i < parameterValues.length; i++) {
81 String value = parameterValues[i];
82 parameterValues[i] = StringEscapeUtils.escapeHtml4(value);
83 }
84 return parameterValues;
85 }
86 }HttpHelper工具类：
View Code
可以看到SystemHttpServletRequestWrapper的64行开始，重写了两个获取参数的方法，在获取参数的时候进行过滤即可~
那64行往上是干啥的咧，这个是将ServletRequest里的数据读出来保存一份，因为ServletRequest里的数据流只能读取一次，很不方便
啥意思呢，就是你在这个Filter里
inputStream = request.getInputStream();
reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, Charset.forName("UTF-8")));
String line = "";
while ((line = reader.readLine()) != null) {
sb.append(line);
}把数据读完，下个Filter再执行这些代码，就没数据了（从而导致Spring也接收不到数据）
所以要保存起来，让后面的过滤器Filter和拦截器Interceptor快乐的读数据，没有后顾之忧（例如上面提到的验证码设计，如果你想用拦截器拦截，然后进行验证，则势必会读数据），既然封装ServletRequest这么重要，那必须得保证这个Filter第一个加载啊
在Springboot中，Filter的排序用@Order是没用的，必须要用FilterRegistrationBean进行注册才能排序，如：
1 /**
2 * @auther: NiceBin
3 * @description: 为了排序Filter，如果Filter有顺序要求
4 * 那么需要在此注册，设置order（值越低优先级越高）
5 * 其他没顺序需要的，可以@WebFilter注册
6 * 如@WebFilter(filterName = "SecurityFilter", urlPatterns = "/*", asyncSupported = true)
7 * @date: 2020/12/15 15:48
8 */
9 @Configuration
10 public class FilterConfig {
11
12 @Autowired
13 SystemFilter systemFilter;
14 /**
15 * 注册SystemFilter，顺序为1，任何其他filter不能比他优先
16 * @return
17 */
18 @Bean
19 public FilterRegistrationBean filterRegist(){
20 FilterRegistrationBean filterRegistrationBean = new FilterRegistrationBean();
21 filterRegistrationBean.setFilter(systemFilter);
22 filterRegistrationBean.setName("SystemFilter");
23 filterRegistrationBean.addUrlPatterns("/*");
24 filterRegistrationBean.setAsyncSupported(true);
25 filterRegistrationBean.setOrder(1);
26 return filterRegistrationBean;
27 }
28 }当然了，如果你没用Springboot，那web.xml中定义的顺序就是Filter加载的顺序
知识点提问：在我们之后的Filter或者Interceptor中，需要
1 SystemHttpServletRequestWrapper requestWrapper = (SystemHttpServletRequestWrapper) request这样强制转换才能用吗？
答案是不用的，你可以想想Spring也用了这个东西的，它怎么知道你定义的类叫什么名字，怎么强制转换，那么这设计到Java什么知识呢
没错，就是Java的多态性，我们看以下代码
public class Father {
public void sayName(){
System.out.println("我是爸爸");
}
}
public class Son extends Father{
public void sayName(){
System.out.println("我是儿子");
}
}
public class Test {
@org.junit.Test
public void test() throws Exception {
Father father = new Son();
otherMethod(father);
}
public void otherMethod(Father father){
father.sayName();
}
}输出：我是儿子
答错了的留言，看看有多少小伙子~~ 接下来言归正传
选择JWT生成Token
JWT全称JSON Web Tokens 是一种规范化的 token（别人想的挺多挺全面的了，比你自己想的token要好一点）
一个 JWT token 是一个字符串，它由三部分组成，头部、载荷与签名，中间用 . 分隔，例如：xxxxx.yyyyy.zzzzz
头部（header）
头部通常由两部分组成：令牌的类型（即 JWT）和正在使用的签名算法（如 HMAC SHA256 或 RSA.）。
例如：
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}然后用 Base64Url 编码得到头部，即 xxxxx。Base64Url编码后，才能在URL中正常传输（因为有人会把Token放在URL里.....）
载荷（Payload）
载荷中放置了 token 的一些基本信息，以帮助接受它的服务器来理解这个 token。同时还可以包含一些自定义的信息，用户信息交换，如:
{
"sub": "1",
"iss": "http://localhost:8000/auth/login",
"iat": 1451888119,
"exp": 1454516119,
"nbf": 1451888119,
"jti": "37c107e4609ddbcc9c096ea5ee76c667",
"aud": "dev"
}可以将载荷用别的方式加密一遍，这样别人得到了token也看不懂
签名（Signature）
签名时需要用到前面编码过的两个字符串，如果以 HMACSHA256 加密，就如下：
HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret
)加密后再进行 base64url 编码最后得到的字符串就是 token 的第三部分 zzzzz。
组合便可以得到 token：xxxxx.yyyyy.zzzzz。
签名的作用：保证 JWT 没有被篡改过，原理如下：
HMAC 算法是不可逆算法，类似 MD5 和 hash ，但多一个密钥，密钥（即上面的 secret）由服务端持有，客户端把 token 发给服务端后，服务端可以把其中的头部和载荷再加上事先共享的 secret 再进行一次 HMAC 加密，得到的结果和 token 的第三段进行对比，如果一样则表明数据没有被篡改。
具体Java使用：
<dependency>
<groupId>com.auth0</groupId>
<artifactId>java-jwt</artifactId>
<version>3.10.2</version>
</dependency>
<!--jwt一些工具类-->
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
<version>0.9.1</version>
</dependency>1 **
2 * @auther: NiceBin
3 * @description: Jwt构造器，创建Token来进行身份记录
4 * jwt由3个部分构成：jwt头，有效载荷（主体,payLoad），签名
5 * @date: 2020/5/7 22:40
6 */
7 public class JwtTool {
8
9 //以下为JwtTool生成时的主题
10 //登录是否还有效
11 public static final String SUBJECT_ONLINE_STATE = "online_state";
12
13 //以下为载荷固定的Key值
14 //主题
15 public static final String SUBJECT = "subject";
16 //发布时间
17 public static final String TIME_ISSUED = "timeIssued";
18 //过期时间
19 public static final String EXPIRATION = "expiration";
20
21 /**
22 * 生成token，参数都是载荷（自定义内容）
23 * 其中Map里为非必要数据，而其他参数为必要参数
24 *
25 * @param subject 主题，token生成干啥用的，用上面的常量作为参数
26 * @param liveTime 存活时间(秒单位)，建议使用TimeUnit方便转换
27 * 如TimeUnit.HOURS.toSeconds(1);将1小时转为秒 = 3600
28 * @param claimMap 自定义荷载，可以为空
29 * @return
30 */
31 public static String createToken(String subject, long liveTime, HashMap<String, String> claimMap) throws Exception {
32
33 SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
34
35 //毫秒要转为秒
36 long now = System.currentTimeMillis() / 1000;
37
38 // byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(EncrypRSA.keyString);
39 //
40 // Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());
41
42 JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder()
43 //加密算法
44 .setHeaderParam("alg", "HS256")
45 //jwt签名
46 .signWith(signatureAlgorithm, EncrypRSA.convertSecretKey); //这个Key是我自个的密码，你们自己设个字符串也成，这个得保密
47
48 HashMap<String,String> payLoadMap = new HashMap<>();
49 payLoadMap.put(SUBJECT,subject);
50 payLoadMap.put(TIME_ISSUED,String.valueOf(now));
51 //设置Token的过期时间
52 if (liveTime >= 0) {
53 long expiration = now + liveTime;
54 payLoadMap.put(EXPIRATION,String.valueOf(expiration));
55 } else {
56 throw new SystemException(SystemStaticValue.TOOL_PARAMETER_EXCEPTION_CODE, "liveTime参数异常");
57 }
58
59 StringBuilder payLoad = new StringBuilder();
60
61
62
63 if (!Collections.isEmpty(claimMap)) {
64 payLoadMap.putAll(claimMap);
65 }
66
67 //拼接主题payLoad，采用 key1,value1,key2,value2的格式
68 for (Map.Entry<String, String> entry : payLoadMap.entrySet()) {
69 payLoad.append(entry.getKey()).append(',').append(entry.getValue()).append(',');
70 }
71
72 //对payLoad进行加密，这样别人Base64URL解密后也不是明文
73 String encrypPayLoad = EncrypRSA.encrypt(payLoad.toString());
74
75 jwtBuilder.setPayload(encrypPayLoad);
76
77 //会自己生成签名，组装
78 return jwtBuilder.compact();
79 }
80
81 /**
82 * 私钥解密token信息
83 *
84 * @param token
85 * @return 存有之前定义的Key, value的Map，解析失败则返回null
86 */
87 public static HashMap getMap(String token) {
88 if (!Tool.isNull(token)) {
89 try {
90 String encrypPayLoad = Jwts.parser()
91 .setSigningKey(EncrypRSA.convertSecretKey)
92 .parsePlaintextJws(token).getBody();
93
94 String payLoad = EncrypRSA.decrypt(encrypPayLoad);
95
96 String[] payLoads = payLoad.split(",");
97 HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
98 for (int i = 0; i < payLoads.length - 1; i=i+2) {
99 map.put(payLoads[i], payLoads[i + 1]);
100 }
101 return map;
102 } catch (Exception e) {
103 System.out.println("Token解析失败");
104 return null;
105 }
106 } else {
107 return null;
108 }
109 }
110
111 /**
112 * 判断token是否有效
113 *
114 * @param map 已经解析过token的map
115 * @return true 为有效
116 */
117 public static boolean isAlive(HashMap<String, String> map) {
118
119 if (!Collections.isEmpty(map)) {
120 String tokenString = map.get(EXPIRATION);
121
122 if (!Tool.isNull(tokenString)) {
123 long expiration = Long.valueOf(tokenString) / 1000;
124 long now = System.currentTimeMillis();
125 if (expiration > now) {
126 return true;
127 } else {
128 return false;
129 }
130 }
131 }
132 return false;
133 }
134
135 /**
136 * 判断token是否有效
137 * @param token 还未被解析的token
138 * @return
139 */
140 public static boolean isAlive(String token) {
141 return JwtTool.isAlive(JwtTool.getMap(token));
142 }
143 }至此，Token的生成和使用就介绍完了，大家有没兴趣了解下重放攻击（淦，我也是在某个博文看到的，又得花时间研究）
Https防止半路被截和重放攻击
前面提到了Token就是身份令牌，可以相当于已登录一样进入系统，那么半路被人截了那就不好了
所以要用Https协议，具体怎么设置大家自行百度吧（直接在tomcat操作的，不需要更改代码，证书也有免费的~）
这里说下Https建立连接的过程，来看看为什么就不会被人截获了
1.服务器先向CA（证书颁布机构）申请一个证书（证书里有自己的ip等等消息），然后在自己服务器设置好
2.浏览器向服务器发送HTTPS请求，服务器将自己的证书发给浏览器
3.浏览器拿到证书后，查看证书是否过期啊，ip是不是跟服务器的一样啊，跟检查身份证跟你长得像不像一样，检查没问题后，跟自己系统里的CA列表比对，看看是谁发的（找不到就报错，说证书不可信），比对成功后从列表里拿出对应的CA公钥解密证书（具体方法跟JWT的很像，浏览器用相同的算法和公钥对证书部分进行加密，看得到的值和证书的签名是否一致），得到服务器的公钥
4.然后生成一个传输私钥，用服务器的公钥加密，发给服务器
5.服务器用服务器的私钥解密，得到了传输秘钥，然后用传输秘钥进行加密要传送的信息发给浏览器
6.浏览器用秘钥解密，然后用传输秘钥进行加密要传送的信息发给服务器（对称加密）
7.重复5,6步骤直到结束
以上哪个步骤黑客得到数据都看不懂
至于为什么能防重放攻击，是因为Https通信自带序列号，如果黑客截取了浏览器的请求，重复发送一遍，那么序列号会一样，会被直接丢弃
