Restful安全认证及权限的解决方案

Posted 2020-09-23 庞国明 博客

一、Restful安全认证常用方式 
1.Session+Cookie 
传统的Web认证方式。需要解决会话共享及跨域请求的问题。 
2.JWT 
JSON Web Token。 
3.OAuth 
支持两方和三方认证，是目前使用比较广泛的安全认证方式，但对于不使用第三方登录的认证的方式不太适用。 

二、JWT简介 
JWT由三部分组成，包括Header、Payload和Signature。 



JSON Web Token example: 
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9. 
eyJpc3MiOiJ0b3B0YWwuY29tIiwiZXhwIjoxNDI2NDIwODAwLCJodHRwOi8vdG9wdGFsLmNvbS9qd3RfY2xhaW1zL2lzX2FkbWluIjp0cnVlLCJjb21wYW55IjoiVG9wdGFsIiwiYXdlc29tZSI6dHJ1ZX0.
yRQYnWzskCZUxPwaQupWkiUzKELZ49eM7oWxAQK_ZXw 

Example Header： 
{ 
  “alg”: “HS256”, 
  “typ”: “JWT” 
} 
通过加密后得到：eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9 

一般Payload包括以下几方面内容： 
? iss: The issuer of the token 
? sub: The subject of the token 
? aud: The audience of the token 
? exp: Token expiration time defined in Unix time 
? nbf: “Not before” time that identifies the time before which the JWT must not be accepted for processing 
? iat: “Issued at” time, in Unix time, at which the token was issued 
? jti: JWT ID claim provides a unique identifier for the JWT 

Example Payload： 
{ 
  “iss”: “toptal.com”, 
  “exp”: 1426420800, 
  “https://www.toptal.com/jwt_claims/is_admin”: true, 
  “company”: “Toptal”, 
  “awesome”: true 
} 
通过加密后得到： 
eyJpc3MiOiJ0b3B0YWwuY29tIiwiZXhwIjoxNDI2NDIwODAwLCJodHRwOi8vdG9wdGFsLmNvbS9qd3RfY2xhaW1zL2lzX2FkbWluIjp0cnVlLCJjb21wYW55IjoiVG9wdGFsIiwiYXdlc29tZSI6dHJ1ZX0

Example Signature： 
通过密钥对Header和Payload生成签名。 

JWT的优势： 
?无状态，可以无限水平扩展 
?可重用，可以在多语言多平台多域中使用 
?安全性高，由于没有使用Cookie，因此可以防止跨站请求伪造（CSRF）攻击 
?性能好，只验证令牌并解析其内容 

三、JWT认证方式的实现方式 
1.客户端不需要持有密钥，由服务端通过密钥生成Token。 
2.客户端登录时通过账号和密码到服务端进行认证，认证通过后，服务端通过持有的密钥生成Token，Token中一般包含失效时长和用户唯一标识，如用户ID，服务端返回Token给客户端。 
3.客户端保存服务端返回的Token。 
4.客户端进行业务请求时在Head的Authorization字段里面放置Token，如： 
Authorization: Bearer Token 
5.服务端对请求的Token进行校验，并通过Redis查找Token是否存在，主要是为了解决用户注销，但Token还在时效内的问题，如果Token在Redis中存在，则说明用户已注销；如果Token不存在，则校验通过。 
6.服务端可以通过从Token取得的用户唯一标识进行相关权限的校验，并把此用户标识赋予到请求参数中，业务可通过此用户标识进行业务处理。 
7.用户注销时，服务端需要把还在时效内的Token保存到Redis中，并设置正确的失效时长。 

 

四、在实际环境中如何使用JWT 
1.Web应用程序 
在令牌过期前刷新令牌。如设置令牌的过期时间为一个星期，每次用户打开Web应用程序，服务端每隔一小时生成一个新令牌。如果用户一个多星期没有打开应用，他们将不得不再次登录。 
2.移动应用程序 
大多数移动应用程序用户只进行一次登录，定期刷新令牌可以使用户长期不用登录。 
但如果用户的手机丢失，则可提供一种方式由用户决定撤销哪个设备的令牌。当然，这就需要服务端记录设备的名称，例如“maryo的iPad”。然后用户可以去申请并撤销获得“maryo的iPad”。当用户修改密码时需要服务端把原Token保存到Redis上，使其失效。 

为了防止Token被窃取，最好把JWT和HTTPS结合起来使用。 

五、如何实现安全认证与权限的结合 
服务端生成的Token中需要包含用户唯一标识，这样用户进行业务请求时，服务端通过附带的Token获取用户唯一标识，通过此标识进行权限检查。 

六、更换Token 
为了解决高并发访问时更换Token， 有可能造成用旧的Token的访问失败。 在缓存中不保存Token，而是保存一个计数，每次更换Token时，计数加1，这个计数的值会跟用户ID一起加密后保存在新生成的Token中，返回给用户，用户每次访问时携带这个Token。验证用户Token时，用Token中的计数与缓存中保存的计数比较，如果差值范围在1~2之间就认为Token有效，这样即使在并发访问时，更换Token，计数值虽然不等，但在规定的差值范围内，也被认为有效，这样就解决了上面的Token失效问题。 

七、附录 
https://www.toptal.com/web/cookie-free-authentication-with-json-web-tokens-an-example-in-laravel-and-angularjs 

http://stackoverflow.com/questions/26739167/jwt-json-web-token-automatic-prolongation-of-expiration 

http://www.haomou.net/2014/08/13/2014_web_token/ 

https://jwt.io/