微服务网关鉴权:gateway使用、网关限流使用、用户密码加密、JWT鉴权(二)

本文涉及的产品
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
简介: 微服务网关鉴权:gateway使用、网关限流使用、用户密码加密、JWT鉴权(二)

3. BCrypt密码加密

3.1 BCrypt快速入门

在用户模块,对于用户密码的保护,通常都会进行加密。我们通常对密码进行加密,然后存放在数据库中,在用户进行登录的时候,将其输入的密码进行加密然后与数据库中存放的密文进行比较,以验证用户密码是否正确。

目前,MD5和BCrypt比较流行。相对来说,BCrypt比MD5更安全。

BCrypt 官网http://www.mindrot.org/projects/jBCrypt/

1)我们从官网下载源码

2)新建工程,将源码类BCrypt拷贝到工程

3)新建测试类,main方法中编写代码,实现对密码的加密

String gensalt = BCrypt.gensalt();//这个是盐  29个字符,随机生成
System.out.println(gensalt);
String password = BCrypt.hashpw("123456", gensalt);  //根据盐对密码进行加密
System.out.println(password);//加密后的字符串前29位就是盐

4)新建测试类,main方法中编写代码,实现对密码的校验。BCrypt不支持反运算,只支持密码校验。

boolean checkpw = BCrypt.checkpw("123456",     "$2a$10$61ogZY7EXsMDWeVGQpDq3OBF1.phaUu7.xrwLyWFTOu8woE08zMIW");
System.out.println(checkpw);

3.2 新增管理员密码加密

3.2.1 需求与表结构分析

新增管理员,使用BCrypt进行密码加密

3.2.2 代码实现

1)将BCrypt源码拷贝到changgou_common工程 org.mindrot.jbcrypt包下

微信图片_20220908151614.png

2)修改changgou_service_system项目的AdminServiceImpl

/**
 * 增加
 * @param admin
 */
@Override
public void add(Admin admin){
    String password = BCrypt.hashpw(admin.getPassword(), BCrypt.gensalt());
    admin.setPassword(password);   
    adminMapper.insert(admin);
}

3.3 管理员登录密码验证

3.3.1 需求分析

系统管理用户需要管理后台,需要先输入用户名和密码进行登录,才能进入管理后台。

思路:

  • 用户发送请求,输入用户名和密码
  • 后台管理微服务controller接收参数,验证用户名和密码是否正确,如果正确则返回用户登录成功结果
3.3.2 代码实现

1)AdminService新增方法定义

/**
 * 登录验证密码
 * @param admin
 * @return
 */
boolean login(Admin admin);

2)AdminServiceImpl实现此方法

@Override
public boolean login(Admin admin) {
    //根据登录名查询管理员
    Admin admin1=new Admin();
    admin1.setLoginName(admin.getLoginName());
    admin1.setStatus("1");
    Admin admin2 = adminMapper.selectOne(admin1);//数据库查询出的对象
    if(admin2==null){
        return false;
    }else{
        //验证密码, Bcrypt为spring的包, 第一个参数为明文密码, 第二个参数为密文密码
        return BCrypt.checkpw(admin.getPassword(),admin2.getPassword());
    }
}

3)AdminController新增方法

/**
 * 登录
 * @param admin
 * @return
 */
@PostMapping("/login")
public Result login(@RequestBody Admin admin){
    boolean login = adminService.login(admin);
    if(login){
        return new Result();
    }else{
        return new Result(false,StatusCode.LOGINERROR,"用户名或密码错误");
    }
}

4.加密算法(了解)

由于在学习JWT的时候会涉及使用很多加密算法, 所以在这里做下扫盲, 简单了解就可以

加密算法种类有:

4.1.可逆加密算法

解释: 加密后, 密文可以反向解密得到密码原文.

4.1.1. 对称加密

【文件加密和解密使用相同的密钥,即加密密钥也可以用作解密密钥】

解释: 在对称加密算法中,数据发信方将明文和加密密钥一起经过特殊的加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去,收信方收到密文后,若想解读出原文,则需要使用加密时用的密钥以及相同加密算法的逆算法对密文进行解密,才能使其回复成可读明文。在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,收发双方都使用这个密钥,这就需要解密方事先知道加密密钥。

优点: 对称加密算法的优点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

缺点: 没有非对称加密安全.

用途: 一般用于保存用户手机号、身份证等敏感但能解密的信息。

常见的对称加密算法有: AES、DES、3DES、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6、HS256

4.1.2. 非对称加密

【两个密钥:公开密钥(publickey)和私有密钥,公有密钥加密,私有密钥解密】

解释: 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.

加密与解密:

  • 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

签名:

私钥签名, 持有公钥进行验证是否被篡改过.

  • 优点: 非对称加密与对称加密相比,其安全性更好;
  • 缺点: 非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢,只适合对少量数据进行加密。
  • 用途: 一般用于签名和认证。私钥服务器保存, 用来加密, 公钥客户拿着用于对于令牌或者签名的解密或者校验使用.

常见的非对称加密算法有:RSA、DSA(数字签名用)、ECC(移动设备用)、RS256 (采用SHA-256 的 RSA 签名)

4.2.不可逆加密算法

解释: 一旦加密就不能反向解密得到密码原文.

种类: Hash加密算法, 散列算法, 摘要算法等

用途: 一般用于效验下载文件正确性,一般在网站上下载文件都能见到;存储用户敏感信息,如密码、 卡号等不可解密的信息。

常见的不可逆加密算法有: MD5、SHA、HMAC

4.3.Base64编码

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。采用Base64Base64编码解码具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。注意:Base64只是一种编码方式,不算加密方法。

在线编码工具:

http://www.jsons.cn/img2base64/

5. JWT 实现微服务鉴权

JWT一般用于实现单点登录。单点登录:如腾讯下的游戏有很多,包括lol,飞车等,在qq游戏对战平台上登录一次,然后这些不同的平台都可以直接登陆进去了,这就是单点登录的使用场景。 JWT就是实现单点登录的一种技术,其他的还有oath2等。

5.1 什么是微服务鉴权

我们之前已经搭建过了网关,使用网关在网关系统中比较适合进行权限校验。

微信图片_20220908151656.png

那么我们可以采用JWT的方式来实现鉴权校验。

5.2 JWT

JSON Web Token(JWT)是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。

一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成,头部、载荷与签名。

头部(Header)

头部用于描述关于该JWT的最基本的信息,例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。

{"typ":"JWT","alg":"HS256"}

在头部指明了签名算法是HS256算法。我们进行BASE64编码http://base64.xpcha.com/,编码后的字符串如下:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

小知识:Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于2的6次方等于64,所以每6个比特为一个单元,对应某个可打印字符。三个字节有24个比特,对应于4个Base64单元,即3个字节需要用4个可打印字符来表示。

JDK 中提供了非常方便的 BASE64EncoderBASE64Decoder,用它们可以非常方便的完成基于 BASE64 的编码和解码

载荷(playload)

载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品,这些有效信息包含三个部分

1)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。

2)公共的声明

公共的声明可以添加任何的信息,一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息.但不建议添加敏感信息,因为该部分在客户端可解密.

3)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,一般不建议存放敏感信息,因为base64是对称解密的,意味着该部分信息可以归类为明文信息。

这个指的就是自定义的claim。比如前面那个结构举例中的admin和name都属于自定的claim。这些claim跟JWT标准规定的claim区别在于:

JWT规定的claim,JWT的接收方在拿到JWT之后,都知道怎么对这些标准的claim进行验证(还不知道是否能够验证);而private claims不会验证,除非明确告诉接收方要对这些claim进行验证以及规则才行。

定义一个payload:

{"sub":"1234567890","name":"John Doe","admin":true}

然后将其进行base64加密,得到Jwt的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

签证(signature)

jwt的第三部分是一个签证信息,这个签证信息由三部分组成:

  • header (base64后的)
  • payload (base64后的)
  • secret

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串,然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密,然后就构成了jwt的第三部分。

TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意:secret是保存在服务器端的,jwt的签发生成也是在服务器端的,secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证,所以,它就是你服务端的私钥,在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

5.3 JJWT签发与验证token

JJWT是一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库。永远免费和开源(Apache License,版本2.0),JJWT很容易使用和理解。它被设计成一个以建筑为中心的流畅界面,隐藏了它的大部分复杂性。

官方文档:

https://github.com/jwtk/jjwt

5.3.1 创建token

1)新建项目中的pom.xml中添加依赖:

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>
  1. 创建测试类,代码如下
JwtBuilder builder= Jwts.builder()
        .setId("888")   //设置唯一编号
        .setSubject("小白")//设置主题  可以是JSON数据
        .setIssuedAt(new Date())//设置签发日期
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"itcast");//设置签名 使用HS256算法,并设置SecretKey(字符串)
//构建 并返回一个字符串 
System.out.println( builder.compact() );

运行打印结果:

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDQxODF9.ThecMfgYjtoys3JX7dpx3hu6pUm0piZ0tXXreFU_u3Y

再次运行,会发现每次运行的结果是不一样的,因为我们的载荷中包含了时间。

5.3.2 解析token

我们刚才已经创建了token ,在web应用中这个操作是由服务端进行然后发给客户端,客户端在下次向服务端发送请求时需要携带这个token(这就好像是拿着一张门票一样),那服务端接到这个token 应该解析出token中的信息(例如用户id),根据这些信息查询数据库返回相应的结果。

String compactJwt="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDQxODF9.ThecMfgYjtoys3JX7dpx3hu6pUm0piZ0tXXreFU_u3Y";
Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("itcast").parseClaimsJws(compactJwt).getBody();
System.out.println(claims);

运行打印效果:

{jti=888, sub=小白, iat=1557904181}

试着将token或签名秘钥篡改一下,会发现运行时就会报错,所以解析token也就是验证token.

5.3.3 设置过期时间

有很多时候,我们并不希望签发的token是永久生效的,所以我们可以为token添加一个过期时间。

1)创建token 并设置过期时间

//当前时间
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
Date date = new Date(currentTimeMillis);
JwtBuilder builder= Jwts.builder()
        .setId("888")   //设置唯一编号
        .setSubject("小白")//设置主题  可以是JSON数据
        .setIssuedAt(new Date())//设置签发日期
        .setExpiration(date)
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"itcast");//设置签名 使用HS256算法,并设置SecretKey(字符串)
//构建 并返回一个字符串
System.out.println( builder.compact() );

解释:

.setExpiration(date)//用于设置过期时间 ,参数为Date类型数据

运行,打印效果如下:

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDUzMDgsImV4cCI6MTU1NzkwNTMwOH0.4q5AaTyBRf8SB9B3Tl-I53PrILGyicJC3fgR3gWbvUI

2)解析TOKEN

String compactJwt="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDUzMDgsImV4cCI6MTU1NzkwNTMwOH0.4q5AaTyBRf8SB9B3Tl-I53PrILGyicJC3fgR3gWbvUI";
Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("itcast").parseClaimsJws(compactJwt).getBody();
System.out.println(claims);

打印效果:

微信图片_20220908151848.png

当前时间超过过期时间,则会报错。

5.3.4 自定义claims

我们刚才的例子只是存储了id和subject两个信息,如果你想存储更多的信息(例如角色)可以定义自定义claims。

创建测试类,并设置测试方法:

创建token:

@Test
public void createJWT(){
    //当前时间
    long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
    currentTimeMillis+=1000000L;
    Date date = new Date(currentTimeMillis);
    JwtBuilder builder= Jwts.builder()
            .setId("888")   //设置唯一编号
            .setSubject("小白")//设置主题  可以是JSON数据
            .setIssuedAt(new Date())//设置签发日期
            .setExpiration(date)//设置过期时间
            .claim("roles","admin")//设置角色
            .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"itcast");//设置签名 使用HS256算法,并设置SecretKey(字符串)
    //构建 并返回一个字符串
    System.out.println( builder.compact() );
}

运行打印效果:

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDU4MDIsImV4cCI6MTU1NzkwNjgwMiwicm9sZXMiOiJhZG1pbiJ9.AS5Y2fNCwUzQQxXh_QQWMpaB75YqfuK-2P7VZiCXEJI

解析TOKEN:

//解析
@Test
public void parseJWT(){
    String compactJwt="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDU4MDIsImV4cCI6MTU1NzkwNjgwMiwicm9sZXMiOiJhZG1pbiJ9.AS5Y2fNCwUzQQxXh_QQWMpaB75YqfuK-2P7VZiCXEJI";
    Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("itcast").parseClaimsJws(compactJwt).getBody();
    System.out.println(claims);
}

运行效果:

微信图片_20220908151905.png

5.4 畅购微服务鉴权代码实现

5.4.1 思路分析

微信图片_20220908151929.png

  1. 用户进入网关开始登陆,网关过滤器进行判断,如果是登录,则路由到后台管理微服务进行登录
  2. 用户登录成功,后台管理微服务签发JWT TOKEN信息返回给用户
  3. 用户再次进入网关开始访问,网关过滤器接收用户携带的TOKEN
  4. 网关过滤器解析TOKEN ,判断是否有权限,如果有,则放行,如果没有则返回未认证错误
5.4.2 系统微服务签发token

1)在changgou_service_system中创建类:JwtUtil

package com.changgou.system.util;
import io.jsonwebtoken.JwtBuilder;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;
import java.util.Date;
/**
 * JWT工具类
 */
public class JwtUtil {
    //有效期为
    public static final Long JWT_TTL = 3600000L;// 60 * 60 *1000  一个小时
 //设置秘钥明文
    public static final String JWT_KEY = "itcast";
    /**
     * 创建token
     * @param id
     * @param subject
     * @param ttlMillis
     * @return
     */
    public static String createJWT(String id, String subject, Long ttlMillis) {
        SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
        long nowMillis = System.currentTimeMillis();
        Date now = new Date(nowMillis);
        if(ttlMillis==null){
            ttlMillis=JwtUtil.JWT_TTL;
        }
        long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
        Date expDate = new Date(expMillis);
        SecretKey secretKey = generalKey();
        JwtBuilder builder = Jwts.builder()
                .setId(id)              //唯一的ID
                .setSubject(subject)   // 主题  可以是JSON数据
                .setIssuer("admin")     // 签发者
                .setIssuedAt(now)      // 签发时间
                .signWith(signatureAlgorithm, secretKey) //使用HS256对称加密算法签名, 第二个参数为秘钥
                .setExpiration(expDate);// 设置过期时间
        return builder.compact();
    }
    /**
     * 生成加密后的秘钥 secretKey
     * @return
     */
    public static SecretKey generalKey() {
        byte[] encodedKey = Base64.getDecoder().decode(JwtUtil.JWT_KEY);
        SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
        return key;
    }
}

2)修改AdminController的login方法, 用户登录成功 则 签发TOKEN

/**
 * 登录
 * @param admin
 * @return
 */
@PostMapping("/login")
public Result login(@RequestBody Admin admin){
    boolean login = adminService.login(admin);
    if(login){  //如果验证成功
        Map<String,String> info = new HashMap<>();
        info.put("username",admin.getLoginName());
        String token = JwtUtil.createJWT(UUID.randomUUID().toString(), admin.getLoginName(), null);
        info.put("token",token);
        return new Result(true, StatusCode.OK,"登录成功",info);
    }else{
        return new Result(false,StatusCode.LOGINERROR,"用户名或密码错误");
    }
}

使用postman 测试

微信图片_20220908151958.png

5.4.3 网关过滤器验证token

1)在changgou_gateway_system网关系统添加依赖

<!--鉴权-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>

2)创建JWTUtil类

package com.changgou.gateway.util;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;
/**
 * jwt校验工具类
 */
public class JwtUtil {
    //有效期为
    public static final Long JWT_TTL = 3600000L;// 60 * 60 *1000  一个小时
 //设置秘钥明文
    public static final String JWT_KEY = "itcast";
    /**
     * 生成加密后的秘钥 secretKey
     *
     * @return
     */
    public static SecretKey generalKey() {
        byte[] encodedKey = Base64.getDecoder().decode(JwtUtil.JWT_KEY);
        SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
        return key;
    }
    /**
     * 解析
     *
     * @param jwt
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Claims parseJWT(String jwt) throws Exception {
        SecretKey secretKey = generalKey();
        return Jwts.parser()
                .setSigningKey(secretKey)
                .parseClaimsJws(jwt)
                .getBody();
    }
}

3)创建过滤器,用于token验证

/**
 * 鉴权过滤器 验证token
 */
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    private static final String AUTHORIZE_TOKEN = "token";
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
  //1. 获取请求
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        //2. 则获取响应
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        //3. 如果是登录请求则放行
        if (request.getURI().getPath().contains("/admin/login")) {
            return chain.filter(exchange);
        }
        //4. 获取请求头
        HttpHeaders headers = request.getHeaders();
        //5. 请求头中获取令牌
        String token = headers.getFirst(AUTHORIZE_TOKEN);
        //6. 判断请求头中是否有令牌
        if (StringUtils.isEmpty(token)) {
            //7. 响应中放入返回的状态吗, 没有权限访问
            response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            //8. 返回
            return response.setComplete();
        }
        //9. 如果请求头中有令牌则解析令牌
        try {
            JwtUtil.parseJWT(token);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            //10. 解析jwt令牌出错, 说明令牌过期或者伪造等不合法情况出现
            response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            //11. 返回
            return response.setComplete();
        }
        //12. 放行
        return chain.filter(exchange);
    }
    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

4)测试:

注意: 数据库中管理员账户为 : admin , 密码为 : 123456

如果不携带token直接访问,则返回401错误

微信图片_20220908152027.png

如果携带正确的token,则返回查询结果

微信图片_20220908152049.png


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【云原生】Spring Cloud Alibaba 之 Gateway 服务网关实战开发
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7月前
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缓存 监控 负载均衡
服务网关:微服务架构的前门与护卫
在微服务架构中,服务网关扮演着关键的角色,充当着微服务系统的前门和护卫。本博客将深入探讨服务网关的概念、重要性以及如何在微服务环境中充分发挥其作用。