使用 Go 添加 JWT 认证

ClarissaRosalind 发布于5月前
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在典型的业务场景中, 认证与鉴权是十分基础的.

对于 API 接口, 通常是在第一次验证之后生成一个带有时效的 token.
接下来的一系列请求都携带这个 token, 服务器会对这个 token 进行验证.

介绍 jwt

JSON Web Tokens(jwt) 是一种用于在两个主体间传递认证消息的方式.
注意, 消息是通过数字签名的, 因此可以被验证和信任, 但却不是加密的.

09-01-jwt.png

一个 jwt 由三部分组成:

  • Header
  • Payload
  • Signature

Header 部分通常只有两个字段, 分别定义了签名算法和 token 类型.

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

Payload 部分是实际负载, 用于声明. 通常存储一些用户 ID 之类的索引数据,
也可以放一些其他有用的信息. 注意, 不要存储机密数据.

jwt 规范也在 Payload 中预定义了推荐字段, 但非强制的, 但很多库都会遵照着实现.
比如 iss 字段定义发布者, exp 定义 token 的过期时间. 更多字段可以在
rfc7519 规范
中查看.

Signature 就是签名了, 大致样式如下:

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

将 header 和 payload 分别使用 base64UrlEncode 编码, 中间加上点号.,
然后使用 header 中指定的签名算法.

签名用于发布者验证消息没有被篡改, 如果使用非对称加密, 还可以验证发布者身份.

jwt 通常用在请求头的 Authorization 字段中, 形如:

Authorization: Bearer <token>

更多内容可以参考 Introduction to JSON Web Tokens.

实践

对于如何使用 jwt, 应该是非常清晰了.
首先, 我们要定义一个接口签发 jwt.
获取到 token 之后, 就可以在请求其他资源时带上这个 token.

验证环节可以用到上一节中讲到的中间件技术.

jwt.io 页面上列出了很多 Go 库,
这里选择功能最全的 github.com/gbrlsnchs/jwt/v3.

go get -u github.com/gbrlsnchs/jwt/v3

定义功能

对于 jwt 有两个必须实现的功能, 签发 token 和验证 token.

首先, 首先定义 Payload 内容, 这里保持用户的 ID 和昵称.

// 记录登录信息的 JWT
type LoginToken struct {
    jwt.Payload
    ID       uint   `json:"id"`
    Username string `json:"username"`
}

然后选择签名方法.

// 签名算法, 随机, 不保存密钥, 每次都是随机的
var privateKey, _ = ecdsa.GenerateKey(elliptic.P256(), rand.Reader)
var publicKey = &privateKey.PublicKey
var hs = jwt.NewES256(
    jwt.ECDSAPublicKey(publicKey),
    jwt.ECDSAPrivateKey(privateKey),
)

编写签发和验证函数.

// 签名
func Sign(id uint, username string) (string, error) {
    now := time.Now()
    pl := LoginToken{
        Payload: jwt.Payload{
            Issuer:         "coolcat",
            Subject:        "login",
            Audience:       jwt.Audience{},
            ExpirationTime: jwt.NumericDate(now.Add(7 * 24 * time.Hour)),
            NotBefore:      jwt.NumericDate(now.Add(30 * time.Minute)),
            IssuedAt:       jwt.NumericDate(now),
            JWTID:          uuid.NewV4().String(),
        },
        ID:       id,
        Username: username,
    }
    token, err := jwt.Sign(pl, hs)
    return string(token), err
}

// 验证
func Verify(token []byte) (*LoginToken, error) {
    pl := &LoginToken{}
    _, err := jwt.Verify(token, hs, pl)
    return pl, err
}

签发接口

首先, 构建一个接口签发 jwt.

func Login(ctx *gin.Context) {
    var u model.UserModel
    // 应该使用 ShouldBindJSON, 以便使用自定义的 handler.SendResponse
    if err := ctx.ShouldBindJSON(&u); err != nil {
        handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrBind, err), nil)
        return
    }

    user, err := model.GetUserByName(u.Username)
    if err != nil {
        handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrDatabase, err), nil)
        return
    }

    if err := user.Compare(u.Password); err != nil {
        handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrPasswordIncorrect, err), nil)
        return
    }

    // 签发 token
    t, err := token.Sign(user.ID, user.Username)
    if err != nil {
        handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrTokenSign, err), nil)
        return
    }
    handler.SendResponse(ctx, nil, model.Token{Token: t})
}

用户传递用户名和密码, 通过验证后返回 jwt.

验证中间件

因为验证可能有很多接口都用得到, 所以写成中间件是最自然的方式.

前面介绍过标准的传递 jwt 的方式是存储在 Authorization 请求头中,

Authorization: Bearer <token>

所以, 这里也依据这种规范来验证 jwt.

// AuthJWT 验证 JWT 的中间件
func AuthJWT() gin.HandlerFunc {
    return func(ctx *gin.Context) {
        header := ctx.GetHeader("Authorization")
        headerList := strings.Split(header, " ")
        if len(headerList) != 2 {
            err := errors.New("无法解析 Authorization 字段")
            handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrTokenInvalid, err), nil)
            ctx.Abort()
            return
        }
        t := headerList[0]
        content := headerList[1]
        if t != "Bearer" {
            err := errors.New("认证类型错误, 当前只支持 Bearer")
            handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrTokenInvalid, err), nil)
            ctx.Abort()
            return
        }
        if _, err := token.Verify([]byte(content)); err != nil {
            handler.SendResponse(ctx, errno.New(errno.ErrTokenInvalid, err), nil)
            ctx.Abort()
            return
        }

        ctx.Next()
    }
}

使用

定义好中间件后, 就可以在 router 中使用了.

g.POST("/v1/create", user.Create) // 为了方便创建用户, 无需认证

u := g.Group("/v1/user")
u.Use(middleware.AuthJWT()) // 添加认证
{
  u.GET("", user.List)
  u.POST("", user.Create)
  u.GET("/:id", user.Get)
  u.PUT("/:id", user.Save)
  u.PATCH("/:id", user.Update)
  u.DELETE("/:id", user.Delete)
}

这里为了方便, 有个创建用户的接口放在了外边, 逃避了 jwt 验证.
不然一开始没有用户又无法创建挺尴尬的.

总结

认证与鉴权是 API 接口比不可少的一部分, 这里介绍了 jwt.
更复杂强大的授权协议是 OAuth 2.0,
OAuth 2.0 更多用在协作共享资源上, 对于简单的 API 服务器, jwt 就足够了.
jwt 也可以作为 OAuth 2.0 的一部分, 用于承载内容.

当前部分的代码

作为版本 v0.9.0

查看原文: 使用 Go 添加 JWT 认证

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