Spring Cloud Security：Oauth2结合JWT使用

Spring Cloud Security 为构建安全的SpringBoot应用提供了一系列解决方案，结合Oauth2还可以实现更多功能，比如使用JWT令牌存储信息，刷新令牌功能，本文将对其结合JWT使用进行详细介绍。

JWT简介

JWT是JSON WEB TOKEN的缩写，它是基于 RFC 7519 标准定义的一种可以安全传输的的JSON对象，由于使用了数字签名，所以是可信任和安全的。

JWT的组成

• JWT token的格式：header.payload.signature；
• header中用于存放签名的生成算法；

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}
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• payload中用于存放数据，比如过期时间、用户名、用户所拥有的权限等；

{
  "exp": 1572682831,
  "user_name": "macro",
  "authorities": [
    "admin"
  ],
  "jti": "c1a0645a-28b5-4468-b4c7-9623131853af",
  "client_id": "admin",
  "scope": [
    "all"
  ]
}
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• signature为以header和payload生成的签名，一旦header和payload被篡改，验证将失败。

JWT实例

• 这是一个JWT的字符串：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE1NzI2ODI4MzEsInVzZXJfbmFtZSI6Im1hY3JvIiwiYXV0aG9yaXRpZXMiOlsiYWRtaW4iXSwianRpIjoiYzFhMDY0NWEtMjhiNS00NDY4LWI0YzctOTYyMzEzMTg1M2FmIiwiY2xpZW50X2lkIjoiYWRtaW4iLCJzY29wZSI6WyJhbGwiXX0.x4i6sRN49R6JSjd5hd1Fr2DdEMBsYdC4KB6Uw1huXPg
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• 可以在该网站上获得解析结果： jwt.io/

创建oauth2-jwt-server模块

该模块只是对oauth2-server模块的扩展，直接复制过来扩展下下即可。

oauth2中存储令牌的方式

在上一节中我们都是把令牌存储在内存中的，这样如果部署多个服务，就会导致无法使用令牌的问题。 Spring Cloud Security中有两种存储令牌的方式可用于解决该问题，一种是使用Redis来存储，另一种是使用JWT来存储。

使用Redis存储令牌

• 在pom.xml中添加Redis相关依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
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• 在application.yml中添加redis相关配置：

spring:
  redis: #redis相关配置
    password: 123456 #有密码时设置
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• 添加在Redis中存储令牌的配置：

/**
 * 使用redis存储token的配置
 * Created by macro on 2019/10/8.
 */
@Configuration
public class RedisTokenStoreConfig {

    @Autowired
    private RedisConnectionFactory redisConnectionFactory;

    @Bean
    public TokenStore redisTokenStore (){
        return new RedisTokenStore(redisConnectionFactory);
    }
}
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• 在认证服务器配置中指定令牌的存储策略为Redis：

/**
 * 认证服务器配置
 * Created by macro on 2019/9/30.
 */
@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class AuthorizationServerConfig extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Autowired
    @Qualifier("redisTokenStore")
    private TokenStore tokenStore;

    /**
     * 使用密码模式需要配置
     */
    @Override
    public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) {
        endpoints.authenticationManager(authenticationManager)
                .userDetailsService(userService)
                .tokenStore(tokenStore);//配置令牌存储策略
    }
    
    //省略代码...
}
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• 运行项目后使用密码模式来获取令牌，访问如下地址： http://localhost:9401/oauth/token

• 进行获取令牌操作，可以发现令牌已经被存储到Redis中。

使用JWT存储令牌

• 添加使用JWT存储令牌的配置：

/**
 * 使用Jwt存储token的配置
 * Created by macro on 2019/10/8.
 */
@Configuration
public class JwtTokenStoreConfig {

    @Bean
    public TokenStore jwtTokenStore() {
        return new JwtTokenStore(jwtAccessTokenConverter());
    }

    @Bean
    public JwtAccessTokenConverter jwtAccessTokenConverter() {
        JwtAccessTokenConverter accessTokenConverter = new JwtAccessTokenConverter();
        accessTokenConverter.setSigningKey("test_key");//配置JWT使用的秘钥
        return accessTokenConverter;
    }
}
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• 在认证服务器配置中指定令牌的存储策略为JWT：

/**
 * 认证服务器配置
 * Created by macro on 2019/9/30.
 */
@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class AuthorizationServerConfig extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Autowired
    @Qualifier("jwtTokenStore")
    private TokenStore tokenStore;
    @Autowired
    private JwtAccessTokenConverter jwtAccessTokenConverter;
    @Autowired
    private JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer;

    /**
     * 使用密码模式需要配置
     */
    @Override
    public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) {
        endpoints.authenticationManager(authenticationManager)
                .userDetailsService(userService)
                .tokenStore(tokenStore) //配置令牌存储策略
                .accessTokenConverter(jwtAccessTokenConverter);
    }
    
    //省略代码...
}
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• 运行项目后使用密码模式来获取令牌，访问如下地址： http://localhost:9401/oauth/token

• 发现获取到的令牌已经变成了JWT令牌，将access_token拿到https://jwt.io/ 网站上去解析下可以获得其中内容。

{
  "exp": 1572682831,
  "user_name": "macro",
  "authorities": [
    "admin"
  ],
  "jti": "c1a0645a-28b5-4468-b4c7-9623131853af",
  "client_id": "admin",
  "scope": [
    "all"
  ]
}
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扩展JWT中存储的内容

有时候我们需要扩展JWT中存储的内容，这里我们在JWT中扩展一个key为 enhance ，value为 enhance info 的数据。

• 继承TokenEnhancer实现一个JWT内容增强器：

/**
 * Jwt内容增强器
 * Created by macro on 2019/10/8.
 */
public class JwtTokenEnhancer implements TokenEnhancer {
    @Override
    public OAuth2AccessToken enhance(OAuth2AccessToken accessToken, OAuth2Authentication authentication) {
        Map<String, Object> info = new HashMap<>();
        info.put("enhance", "enhance info");
        ((DefaultOAuth2AccessToken) accessToken).setAdditionalInformation(info);
        return accessToken;
    }
}
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• 创建一个JwtTokenEnhancer实例：

/**
 * 使用Jwt存储token的配置
 * Created by macro on 2019/10/8.
 */
@Configuration
public class JwtTokenStoreConfig {
    
    //省略代码...

    @Bean
    public JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer() {
        return new JwtTokenEnhancer();
    }
}
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• 在认证服务器配置中配置JWT的内容增强器：

/**
 * 认证服务器配置
 * Created by macro on 2019/9/30.
 */
@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class AuthorizationServerConfig extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Autowired
    @Qualifier("jwtTokenStore")
    private TokenStore tokenStore;
    @Autowired
    private JwtAccessTokenConverter jwtAccessTokenConverter;
    @Autowired
    private JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer;

    /**
     * 使用密码模式需要配置
     */
    @Override
    public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) {
        TokenEnhancerChain enhancerChain = new TokenEnhancerChain();
        List<TokenEnhancer> delegates = new ArrayList<>();
        delegates.add(jwtTokenEnhancer); //配置JWT的内容增强器
        delegates.add(jwtAccessTokenConverter);
        enhancerChain.setTokenEnhancers(delegates);
        endpoints.authenticationManager(authenticationManager)
                .userDetailsService(userService)
                .tokenStore(tokenStore) //配置令牌存储策略
                .accessTokenConverter(jwtAccessTokenConverter)
                .tokenEnhancer(enhancerChain);
    }

    //省略代码...
}
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• 运行项目后使用密码模式来获取令牌，之后对令牌进行解析，发现已经包含扩展的内容。

{
  "user_name": "macro",
  "scope": [
    "all"
  ],
  "exp": 1572683821,
  "authorities": [
    "admin"
  ],
  "jti": "1ed1b0d8-f4ea-45a7-8375-211001a51a9e",
  "client_id": "admin",
  "enhance": "enhance info"
}
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Java中解析JWT中的内容

如果我们需要获取JWT中的信息，可以使用一个叫jjwt的工具包。

• 在pom.xml中添加相关依赖：

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>
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• 修改UserController类，使用jjwt工具类来解析Authorization头中存储的JWT内容。

/**
 * Created by macro on 2019/9/30.
 */
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
    @GetMapping("/getCurrentUser")
    public Object getCurrentUser(Authentication authentication, HttpServletRequest request) {
        String header = request.getHeader("Authorization");
        String token = StrUtil.subAfter(header, "bearer ", false);
        return Jwts.parser()
                .setSigningKey("test_key".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                .parseClaimsJws(token)
                .getBody();
    }

}
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• 将令牌放入 Authorization 头中，访问如下地址获取信息： http://localhost:9401/user/getCurrentUser

刷新令牌

在Spring Cloud Security 中使用oauth2时，如果令牌失效了，可以使用刷新令牌通过refresh_token的授权模式再次获取access_token。

• 只需修改认证服务器的配置，添加refresh_token的授权模式即可。

/**
 * 认证服务器配置
 * Created by macro on 2019/9/30.
 */
@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class AuthorizationServerConfig extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Override
    public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception {
        clients.inMemory()
                .withClient("admin")
                .secret(passwordEncoder.encode("admin123456"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)
                .redirectUris("http://www.baidu.com")
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")
                .authorizedGrantTypes("authorization_code","password","refresh_token"); //添加授权模式
    }
}
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• 使用刷新令牌模式来获取新的令牌，访问如下地址： http://localhost:9401/oauth/token

使用到的模块

springcloud-learning
└── oauth2-jwt-server -- 使用jwt的oauth2认证测试服务
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