Token登陆验证机制的原理及实现

session简介

做过Web开发的程序员应该对Session都比较熟悉，Session是一块保存在服务器端的内存空间，一般用于保存用户的会话信息。

用户通过用户名和密码登陆成功之后，服务器端程序会在服务器端开辟一块Session内存空间并将用户的信息存入这块空间，同时服务器会在cookie中写入一个Session_id的值，这个值用于标识这个内存空间。

下次用户再来访问的话会带着这个cookie中的session_id，服务器拿着这个id去寻找对应的session，如果session中已经有了这个用户的登陆信息，则说明用户已经登陆过了。

使用Session保持会话信息使用起来非常简单，技术也非常成熟。但是也存在下面的几个问题：

• 服务器压力大：通常Session是存储在内存中的，每个用户通过认证之后都会将session数据保存在服务器的内存中，而当用户量增大时，服务器的压力增大。
• Session共享：现在很多应用都是分布式集群，需要我们做额外的操作进行Session共享；
• CSRF跨站伪造请求攻击：Session机制是基于浏览器端的cookie的，cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

基于token的认证

基于token的认证机制将认证信息返回给客户端并存储。下次访问其他页面，需要从客户端传递认证信息回服务端。简单的流程如下：

• 客户端使用用户名跟密码请求登录；
• 服务端收到请求，去验证用户名与密码；
• 验证成功后，服务端会签发一个 Token，再把这个 Token 发送给客户端；
• 客户端收到 Token 以后可以把它存储起来，比如放在 Cookie 里或者 Local Storage 里；
• 客户端每次向服务端请求资源的时候需要带着服务端签发的 Token；
• 服务端收到请求，然后去验证客户端请求里面带着的 Token，如果验证成功，就向客户端返回请求的数据；

基于token的验证机制，有以下的优点：

• 支持跨域访问，将token置于请求头中，而cookie是不支持跨域访问的；
• 无状态化，服务端无需存储token，只需要验证token信息是否正确即可，而session需要在服务端存储，一般是通过cookie中的sessionID在服务端查找对应的session；
• 无需绑定到一个特殊的身份验证方案（传统的用户名密码登陆），只需要生成的token是符合我们预期设定的即可；
• 更适用于移动端（Android，iOS，小程序等等），像这种原生平台不支持cookie，比如说微信小程序，每一次请求都是一次会话，当然我们可以每次去手动为他添加cookie，详情请查看博主另一篇博客；
• 避免CSRF跨站伪造攻击，还是因为不依赖cookie；

缺点的话一个就是相比较于传统的session登陆机制实现起来略微复杂一点，另外一个比较大的缺点是由于服务器不保存 token，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 token 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。

退出登陆的话，只要前端清除token信息即可。

基于JWT的token认证实现

JWT（JSON Web Token）就是基于token认证的代表，这边就用JWT为列来介绍基于token的认证机制。

需要引入JWT的依赖

<dependency>
  <groupId>com.auth0</groupId>
  <artifactId>java-jwt</artifactId>
  <version>3.8.2</version>
</dependency>

生成token和验证token的工具类如下：

public class JWTTokenUtil {
    //设置过期时间
    private static final long EXPIRE_DATE=30*60*100000;
    //token秘钥
    private static final String TOKEN_SECRET = "ZCfasfhuaUUHufguGuwu2020BQWE";

    public static String token (String username,String password){

        String token = "";
        try {
            //过期时间
            Date date = new Date(System.currentTimeMillis()+EXPIRE_DATE);
            //秘钥及加密算法
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
            //设置头部信息
            Map<String,Object> header = new HashMap<>();
            header.put("typ","JWT");
            header.put("alg","HS256");
            //携带username，password信息，生成签名
            token = JWT.create()
                    .withHeader(header)
                    .withClaim("username",username)
                    .withClaim("password",password).withExpiresAt(date)
                    .sign(algorithm);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return  null;
        }
        return token;
    }

    public static boolean verify(String token){
        
        try {
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
            JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).build();
            DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
            return true;
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return  false;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        String username ="name1";
        String password = "pw1";
        //注意，一般不会把密码等私密信息放在payload中，这边只是举个列子
        String token = token(username,password);
        System.out.println(token);
        boolean b = verify(token);
        System.out.println(b);
    }
}

执行结果如下：

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:11838', transport: 'socket'
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJwYXNzd29yZCI6IjEyMyIsImV4cCI6MTU5NzM5Nzc0OCwidXNlcm5hbWUiOiJ6aGFuZ3NhbiJ9.LI5S_nX-YcqtExI9UtKiP8FPqpQW_ccaws2coLzyOS0
true

关于DecodedJWT这个类，大家可以重点看下，里面包含了解码后的用户信息。

JWT的使用说明

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。

Authorization: Bearer <token>

另一种做法是，跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。

为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。（或者是对JWT在前后端之间进行加密之后在传输）

关于JWT的一个问题

上面生成JWT token的过程关键点就是密钥，假如这个密钥泄露了，那是不是就可以伪造token了。

还有就是生产环境的密钥值，开发的程序员大概率是知道的，怎么防止程序要监守自盗，伪造token值呢？希望有经验的大佬指教下。

//token秘钥
private static final String TOKEN_SECRET = "ZCfasfhuaUUHufguGuwu2020BQWE";

关于上面的问题，@仙湖码农 给出了一个简单易懂的方案~

jwt 来生成token，还有一个玩法，用户登录时，生成token的 SecretKey 是一个随机数，也就是说每个用户，每次登录时jwt SecretKey 是随机数，并保存到缓存，key是登录账户，（当然了，分布式缓存的话，就用Redis，sqlserver缓存等等），总之，客户端访问接口是，header 要带登录账户，和token，服务端拿到登录账号，到缓存去捞相应的SecretKey ，然后再进行token校验。可以防伪造token了（这个方案在一定程度上能防止伪造，但是不能防止token泄露被劫持）。

获取refresh token的方法#

ASP.NET Core应用JWT进行用户认证及Token的刷新方案

参考#

Java登录功能实现token生成与验证

PHP实现JWT的Token登录认证

JWT使用详解

JWT官网

以上所述是小编给大家介绍的Token登陆验证机制的原理及实现，希望对大家有所帮助。在此也非常感谢大家对编程网网站的支持！