用Token令牌维护微服务之间的通信安全的实现

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在微服务架构中,如果忽略服务的安全性，任由接口暴露在网络中，一旦遭受攻击后果是不可想象的、

保护微服务键安全的常见方案有：1.JWT令牌（token） 2.双向SSL 3.OAuth 2.0 等

本文主要介绍使用Token的实现方式

源码地址：https://github.com/Mike-Zrw/TokenApiAuth

基本流程：

上图中有两个服务，服务A和服务B,我们模拟的是服务A来调用服务B的过程，也可以反过来让服务B来调用服务A。

整个流程简单来说只有两步

获取token
携带token请求数据

详细流程为

客户端请求服务B
客户端检测本地缓存是否有服务B的token缓存
客户端检测本地不存在对应的token缓存或者token缓存已超时,则调用接口重新获取token
客户端调用接口获取token，参数为：时间戳+请求身份标识10位+guid,用rsa非对称加密
服务B获取客户端获取token的请求，用ras密钥解密客户端的参数，验证请求是否超时以及标识是否有效
服务端验证客户端参数有效则生成token，返回给客户端，token为一个包含了用户名称，过期时间等字段的加密字符串
客户端接收到token将token存入本地缓存
客户端将加密的token放入HTTP header中像服务端请求获取数据
服务端验证客户端的HTTP header中的token信息是否有效，如果有效，则成功返回数据

获取token

服务端会提供一个产生token的接口供客户端来调用，而对于调用该接口的请求同样需要认证，否则岂不是所有人都可以随意调用该接口来生成token了。

我的思路是每个客户端会有一个权限标识，可以是一样的。然后将权限，时间戳和一个随机数组成一个字符串，然后将该字符串以非对称加密。加密后的字符就是调用接口的参数了

在token生成的服务端，会解密客户端传来的数据，并进行权限及时间的校验，验证通过就会生成一个token,该token包含了用户信息及过期时间等数据，然后用HA256加密返回给客户端

一个token包含的结构如下

public class TokenClaims { /// <summary> /// token的发行者 /// </summary> public string Iss { get; set; } /// <summary> /// 用户权限 /// </summary> public string Role { get; set; } /// <summary> /// 用户名 /// </summary> public string Usr { get; set; } /// <summary> /// 签发时间秒,时间点 /// </summary> public long Iat { get; set; } /// <summary> /// 到期时间秒,时间点 /// </summary> public long Exp { get; set; } /// <summary> /// 唯一标识 /// </summary> public string SingleStr { get; set; } }

其中用户名是服务端生成的，服务端会将该用户名作为键，将该token存储到缓存中。所以对于每一个请求都会生成一个唯一的用户名

public static TokenResult MakeToken(string RequestParam, string PrimaryKey = null) { try { dynamic p = JsonConvert.DeserializeObject(RequestParam); string RequestAuth = p.RequestAuth;//请求人信息 string DesAuth;//解密后的author if (PrimaryKey == null) DesAuth = RSAHelper.Decrypt(RequestAuth, Config_PrimaryKey); else DesAuth = RSAHelper.Decrypt(RequestAuth, PrimaryKey); #region 请求历史是否有重复 if (MakeTokenParamHistory.Contains(DesAuth)) { ToolFactory.LogHelper.Info("生成token身份验证失败:该请求的字符串与之前重复：" + DesAuth); return new TokenResult() { Success = false, Error_Message = "请求数据非法" }; } MakeTokenParamHistory.Insert(0, DesAuth); if (MakeTokenParamHistory.Count > 1000) MakeTokenParamHistory.RemoveRange(1000, MakeTokenParamHistory.Count - 1000); #endregion string ReqAuthId = DesAuth.Substring(DesAuth.Length - 46, 10);//请求人身份标识 long reqTimespan = long.Parse(DesAuth.Substring(0, DesAuth.Length - 46)); //客户端请求时间秒数 if (!ValidTokenAuth(ReqAuthId)) { ToolFactory.LogHelper.Info("生成token身份验证失败:DesAuth" + DesAuth); return new TokenResult() { Success = false, Error_Message = "身份验证失败" }; } if ((TimeHelper.GetTimeSecond() - reqTimespan) > ReqToken_OverTime) { ToolFactory.LogHelper.Info("生成token请求时间超时:DesAuth" + DesAuth); return new TokenResult() { Success = false, Error_Message = "请求时间超时" }; } string uname = TokenBuilder.CreateUserName(ReqAuthId); long TokenOverTime = Token_OverTime; if (AuthMapOverTime != null && AuthMapOverTime.ContainsKey(ReqAuthId)) TokenOverTime = AuthMapOverTime[ReqAuthId]; string tokenStr = TokenBuilder.MakeToken(uname, ReqAuthId, TokenOverTime); ToolFactory.LogHelper.Notice("生成token:" + tokenStr); ToolFactory.CacheHelper.SetCache("ServiceTokenCacheKey_" + uname, tokenStr, TimeSpan.FromSeconds(TokenOverTime + 30)); //多存30秒，用于判断token的错误类型 return new TokenResult() { Success = true, Token = tokenStr }; ; } catch (Exception ex) { ToolFactory.LogHelper.Error("生成token出现异常", ex); return new TokenResult() { Success = false, Error_Message = "错误的请求：" + ex.Message }; } }

请求数据

对于携带token的请求，我将token放在http的header中，尽量减少验证对于业务代码的侵入性。

服务端将token取出，并或得token中存储的用户名，然后将服务端缓存的数据取出来判断该token是否有效

/// <summary> /// 验证客户端发来的token是否有效 /// </summary> /// <param name="header"></param> /// <returns></returns> public static ValidTokenResult ValidClientToken(HttpRequestHeaders header) { if (header.Authorization == null || header.Authorization.Parameter == null) { return new ValidTokenResult() { Success = false, Message = "not exit token" }; } string tokenStr = header.Authorization.Parameter; //ToolFactory.LogHelper.Notice("接收到带token的请求:" + tokenStr); TokenClaims tcParam = TokenBuilder.DecodeToken(tokenStr); TokenClaims tcCache = TokenBuilder.DecodeToken(ToolFactory.CacheHelper.GetCache<string>("ServiceTokenCacheKey_" + tcParam.Usr)); if (tcCache != null) { if (TokenIsTimeLoss(tcCache.Exp)) { ToolFactory.LogHelper.Info("token过时,token:" + tokenStr); return new ValidTokenResult() { Success = false, Message = "token过时" }; } else if (tcCache.SingleStr != tcParam.SingleStr) { ToolFactory.LogHelper.Info("token不正确,token:" + tokenStr); return new ValidTokenResult() { Success = false, Message = "token不正确" }; } else { return new ValidTokenResult() { Success = true }; } } else { ToolFactory.LogHelper.Info("ValidClientToken未授权的用户,token:" + tokenStr); return new ValidTokenResult() { Success = false, Message = "未授权的用户" }; } }