微服务系列之授权认证(三) JWT

1.JWT简介

　　官方定义:JWT是JSON Web Token的缩写，JSON Web Token是一个开放标准(RFC 7519)，它定义了一种紧凑的、自包含的方式，可以将各方之间的信息作为JSON对象安全地传输。该信息可以被验证和信任，因为它是经过加密的。

　　实际上，Oauth2.0中的access token一般就是jwt格式。

　　token由三部分组成，通过"."分隔，分别是：

　　● 标头

　　● 有效载荷

　　 ● 签名

　　所以JWT表示为：aaaaa.bbbbb.ccccc组成。

　　1）标头，Header通常由两部分组成：使用的加密算法 "alg" 以及Token的种类 "typ"。如下:

　　

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

　　此JSON被Base64Url编码以形成JWT的第一部分。

　　2)有效荷载，Payload主要包含了声明Claims,声明实际就是key:value数据，主要包含以下三种声明：

　　Registered Claims: 注册声明，为IANA JSON Web Token 注册表中预先定义好的声明，这些声明非强制性，但是建议使用，如

• ●  iss(issuer)：签发人

  ●  exp(expiration time) ：过期时间

  ●  sub(subject)：主题

  ●  aud(audience)：受众

  ●  nbf(not befaore)：生效时间

  ●  lat(issued at)：签发时间

  ●  jti(jwt id)：编号

　　Public Claims:公共声明，名称可以被任意定义。为了防止重复，任何新的Claim名称都应该被定义在IANA JSON Web Token Registry中或者使用一个包含不易重复命名空间的URI。

　　Private Claims:私有声明，是在团队中约定使用的自定义Claims，既不属于Registered也不属于Public。

　　此JSON进行Base64Url编码形成JWT的第二部分

　　3)Signature，签名是将第一部分（header）、第二部分（payload）、密钥（key）通过指定算法（HMAC、RSA）进行加密生成的。

　　

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

生成的签名就是JWT的第三部分。

将这三部分拼接在一起并使用"."分隔后形成的字符串就是Token。如：

可以使用jwt.io的Debugger解码，验证或生成JWT。

注意：虽然签名过后的Token可以防止篡改，但是Token的信息是公开的，任何人都可以读取，所以尽量不要在有效载荷或标头传递敏感信息（如密码）。

2.使用场景

1)目前来说，几乎所有之前使用cookie,session的地方，都可以换成jwt。

2)标准的对C或者对B的微服务系统，这个和之前讲的Oauth2.0协议最大的不同之处，jwt只是一个传输令牌，oauth2.0是一个授权协议，jwt可以理解为是oauth2.0的一部分。。。

3)信息安全交换，由于签名防篡改机制，可以验证其发行人和收件人。

3.Jwt的优势

1)无需存储，无服务器压力，轻量级使用，简单上手。

2)无视跨域，可多端使用，不像cookie、session依赖浏览器。

4.前端滑动登录状态管理方案

jwt token的过期时间如果短了，很影响前端用户操作体验，所以一般情况都是中长期的，以前的session管理登录状态，是滑动的，而现在jwt是无状态的，那么怎么才能做到滑动管理呢，具体细节分析请看这篇文章.NET Core WebAPI 认证授权之JWT（四）：JWT续期问题 - 不落阁 (leo96.com) ，虽然没有解决，但是问题抛出的很细致，，我来说说我们现在正在使用的方案。

其实也很简单，用户请求后端服务数据时，作为有效动作，并且触发2小时的计时器，没到2小时的定时器清除并且重新启动，如果2小时内用户没有任何动作，认为是可以退出登录。

5..net core使用jwt

nuget安装System.IdentityModel.Tokens.Jwt

新建一个service写一个生成token的方法

 public class TokenService : ITokenService
    {
        private IConfiguration configuration;
 
        public TokenService(IConfiguration configuration)
        {
            this.configuration = configuration;
        }
 
        public async Task<string> MakeJwtToken(long userId)
        {
            var claims = new[]
                {
                　// 角色需要在这里填写
　　　　　　　　　new Claim(ClaimTypes.Role, "Admin"),
　　　　　　　　　// 多个角色可以重复写，生成的 JWT 会是一个数组
                  new Claim(ClaimTypes.Role, "SuperAdmin"),
                  //其他声明
                  new Claim("uid", userId.ToString())
                };
            //私钥，验证方也需要使用这个进行验证。
            var key = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(configuration["Auth:SecurityKey"]));
            //加密方式
            var creds = new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256);
            var token = new JwtSecurityToken(
                issuer: "AESCR",//发行人
                audience: "AESCR",//接收人
                claims: claims,
                expires: DateTime.Now.AddMonths(30),//过期时间
                signingCredentials: creds);
            var res = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token);
            return await Task.FromResult<string>(res);
        }
    }

启动类认证注入

services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
                .AddJwtBearer(options => {
                    options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
                    {
                        ValidateIssuer = true,//是否验证发行人
                        ValidateAudience = true,//是否验证收件人
                        ValidateLifetime = true,//是否验证失效时间
                        ValidateIssuerSigningKey = true,//是否验证SecurityKey
                        ValidAudience = "AESCR",//Audience
                        ValidIssuer = "AESCR",//Issuer，这两项和后面签发jwt的设置一致
                        ClockSkew = TimeSpan.Zero, // // 默认允许 300s  的时间偏移量，设置为0
                        IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(Configuration["Auth:SecurityKey"]))//与创建者密钥一致
                    };
                });

  app.UseAuthentication();//添加认证中间件

控制器代码

/// <summary>
        /// 编辑用户信息
        /// </summary>
        /// <param name="userId"></param>
        /// <param name="command"></param>
        /// <returns></returns>
        [HttpPost("{userId}/edit/userInfo")]
        [ProducesResponseType(typeof(Users), (int)HttpStatusCode.OK)]
        [ProducesResponseType(typeof(string), (int)HttpStatusCode.BadRequest)]
        [Authorize]//token认证标签，如果需要角色认证，[Authorize(Roles ="admin")]
        public async Task<IActionResult> EditUserInfo([FromRoute] long userId, [FromBody] EditUserInfoCommand command)
        {
            if (!this.CheckUser(command.UserId))
                return BadRequest("您没有权限访问");
 
            var result = await userService.EditUserInfo(command);
            if (!result.IsSuccess)
                return BadRequest(result.FailureReason);
            return Ok(result.GetData());
        }

以上代码就完事了，简单吧，在请求的时候，带上token就可以了。

这里有一个细节问题，由于我们这里用户ID，都是在jwt的Payload中，那么是否还需要请求接口的时候在参数中传输呢？个人理解是这样：

1.首先先看下token验证过后，怎么取claims的声明

 public static class ControllerExtensions
    {
        public static long GetUserId(this ControllerBase controllerBase)
        {
            var claim = controllerBase.User.Claims.Where(p => p.Type == "uid").FirstOrDefault();
            if (claim == null)
                return 0;
            long res = 0;
            long.TryParse(claim.Value, out res);
            return res;
        }
 
        public static bool CheckUser(this ControllerBase controllerBase, long userId)
        {
            return controllerBase.GetUserId() == userId;
        }
    }

我可以从payload中获取到创建token时带进去的用户id---uid，回到问题，我认为即使可以拿到用户ID，也需要从接口参数中传递过来，因为安全认证是一个切面拦截，我们的服务如果去掉切面，要保障正常运行，我们只需要在加一个传递参数中的uid和声明里的uid是否一致，来判断是否是当前用户的操作。