功能性的安全性保障：TOKEN鉴权校验

前言

在软件开发过程中，确保系统的安全性是至关重要的一环。它不仅关乎保护用户数据的完整性和隐私性，也是维护系统稳定运行的基石。我认为，从宏观角度审视，软件开发的安全性保障主要可分为两大类：功能性的安全性保障和系统性的安全性校验。

功能性的安全性保障专注于应用程序层面，它着眼于那些直接影响用户数据和交互过程安全的特性。这些特性是构建用户信任和保障数据安全的关键。

而系统性的安全性校验则放眼于更为广阔的视角，它涵盖了整个系统架构和网络层面，确保从服务器到网络的每一环节都具备足够的防御能力，以抵御各种潜在的攻击。

在前文功能性的安全性保障：实现强制登录和密码加密功能，我们已经讨论了功能性的安全性保障中的两个核心议题：身份验证和密码加密。所以在本文中，我们将继续从功能性的安全性保障这个话题展开，通过对概念的细致解读、实施策略的全面分析，以及实际代码实现的展示，深入讨论其中的另外一个核心议题：TOKEN鉴权校验。

1. Token的定义

当我们准备使用Token进行鉴权校验时，首先得先了解Token是什么，我们才能扩展下去。这里简单讲下，所谓Token，是一种数据对象，通常由一组字符组成，主要用户身份验证和授权信息。通常所说的Token可以是多种形式，例如Session ID、Bearer Token、Access Token等。它们的安全性取决于如何生成、存储和传输。

2. JWT（Json Web Token）：用户的身份和权限验证

在实际项目中，常用JWT作为Token来验证用户的身份和权限，确保请求的合法性。这种机制允许系统在不直接存储用户敏感信息的情况下，对用户进行身份验证和授权。

JSON Web Tokens (JWT) 是一种广泛采用的、用于在不同实体间安全传输信息的开放标准（RFC
7519）。它定义了一种紧凑且自包含的方式，允许通过JSON对象在通信双方之间传递安全性声明。这种机制不仅确保了信息的完整性和可验证性，还通过使用数字签名技术，保障了其安全性。

在JWT的框架下，令牌（Token）本身封装了一系列声明（Claims），这些声明可以被应用程序用来控制对资源的访问权限。这些声明包括但不限于用户的身份信息、权限级别以及令牌的有效期等。JWT的令牌通常采用JSON Web Signature (JWS) 进行签名，确保了其内容的不可篡改性和验证的可靠性。

2.1 JWT的构成

一个JWT由三部分组成，用点 . 分隔：

• Header（头部）：通常包含令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法（如HS256或RS256）。
• Payload（负载）：包含所谓的Claims（声明），它们是关于实体（通常是用户）和其他数据的声明。例如，用户ID、用户名、角色信息等。
• Signature（签名）：用于验证消息在传输过程中未被篡改，并且，对于使用私钥签名的令牌，还可以验证发送者的身份。

2.2 签名机制

特别地，JWT的签名过程常采用RSA公钥-私钥对机制。这种方式不仅提供了强大的安全保障，还使得JWT在各种应用场景中，如单点登录（SSO）、移动应用认证等，都能发挥其独特的优势。通过这种方式，JWT成为了一种理想的解决方案，用于发布和验证接入令牌（Access Tokens），从而在不同的服务和应用程序之间实现安全、高效的用户认证和授权。

2.3 过期时间

JWT通常包含一个过期时间（exp），这有助于限制Token的生命周期，增加安全性。其他类型的Token可能也需要设置过期时间，但它们的管理方式可能不同。

3. Spring Security：基于令牌的认证机制

另外，还有个话题我们不得不关注，那就是Spring Security。Spring Security是一个功能强大且高度可自定义的认证和访问控制框架，是Spring项目的一部分。它为JVM（Java虚拟机）语言提供了一套全面的安全服务，主要用于保护基于Spring的应用程序。

简单来说，当用户尝试访问一个需要认证的网站或应用时，Spring Security会要求提供Token。只有提供了正确的Token，Spring Security才会让请求通过。

3.1 核心功能

• 认证（Authentication）：
  确认用户身份，通常通过用户名和密码，但也支持多种其他认证方法（如OAuth2、JWT、LDAP等）。
  提供内置的表单登录和HTTP基本认证。
• 授权（Authorization，也称为访问控制）：
  决定已认证的用户是否有权访问某些资源或执行某些操作。
  支持基于角色和权限的访问控制。
• 保护Web应用程序：
  通过声明式的URL访问配置，定义哪些URL需要认证，哪些URL可以匿名访问。
  支持防止常见的Web攻击，如CSRF（跨站请求伪造）、XSS（跨站脚本）等。
• 方法级安全：
  使用注解（如 @Secured, @PreAuthorize, @PostAuthorize）对方法调用进行访问控制。
  整合其他Spring项目：
• 无缝集成Spring Boot、Spring MVC、Spring Data等项目。

4. 代码实现：登录生成TOKEN，并使用TOKEN进行权限校验

4.1 前端代码实现

首先，我们基于之前开发的前端代码进行扩展，在主页创建一个头部导航栏、侧边栏。

<template>
  <el-container style="height: 100vh;">
    <el-header style="padding: 0; background-color:#545c64; height: 60px;">
      <TopNavbar/>
    </el-header>
    <el-container style="flex: 1; display: flex;">
      <SideNavbar />
      <el-main style="flex: 1; display: flex; justify-content: center; align-items: center;">
        <router-view class="my"></router-view>
      </el-main>
    </el-container>
  </el-container>
</template>

<script>
import TopNavbar from './TopNavbar.vue';
import SideNavbar from "@/views/SideNavbar.vue";

export default {
   
  name: 'HomePage',
  components: {
   
    SideNavbar,
    TopNavbar,
  }
};
</script>

<style>
.el-main {
   
  padding: 0;
}
</style>

头部导航栏主要定义两个按钮，分别是登录按钮和登出按钮，主要为了实现对TOKEN的创建和销毁。

<template>
    <div class="navbar">
        <div class="navbar-links">
            <div class="nav-item" v-if="true">
                <el-button @click="goToLogin">登录</el-button>
            </div>
          <div class="nav-item" v-if="true">
            <el-button @click="loginOut">退出</el-button>
          </div>
        </div>
    </div>
</template>  
  
<script >
import {
    ref } from 'vue';
export default {
   
  methods: {
   
    goToLogin() {
   
      this.$router.push({
   name: 'Login'});
    },
    loginOut() {
   
      fetch('http://localhost:8081/user/logout', {
   
        method: 'POST',
        headers: {
   
          Authorization: localStorage.getItem('token')
        }
      }).then(response => {
   
        if (response.ok) {
   
          localStorage.removeItem('token');
          this.$router.push('/login');
        }
      }).catch(error => {
   
        console.log(error);
      });
    }
  }
}
</script>
<style scoped>
.navbar {
   
  display: flex;
  justify-content: flex-end; /* 确保内容靠右对齐 */
  align-items: center; /* 垂直居中对齐 */
  width: 100%;
}

.navbar-links {
   
  display: flex;
  justify-content: flex-end; /* 确保按钮靠右对齐 */
}

.nav-item {
   
  margin-right: 15px; /* 可选：增加按钮之间的间距 */
  margin-top: 10px;
}
</style>

左侧导航菜单包含两个主项：“首页” 和 “我的”，其中"我的"菜单项下包含个人信息。实现用户界面与路由的集成。

<template>
  <el-aside style="width: 200px; background-color: #545c64;">
    <el-menu active-text-color="#ffd04b" background-color="#545c64" class="el-menu-vertical-demo"
             text-color="#fff" @select="handleSelect" :default-active="activeIndex">
      <el-sub-menu index="1">
        <template #title>
          <span>首页</span>
        </template>
      </el-sub-menu>
      <el-sub-menu index="2">
        <template #title>
          <span>我的</span>
        </template>
        <<