Token的作用及原理分析

更新時(shí)間：2026年05月04日 11:09:38 作者：0945v1

文章詳細(xì)介紹了Token的作用和原理,包括防止表單重復(fù)提交和身份驗(yàn)證兩個(gè)主要用途,Token具有防止跨站偽造攻擊、無(wú)狀態(tài)化、支持跨域訪(fǎng)問(wèn)、適用于移動(dòng)端和RESTfulAPI等優(yōu)點(diǎn),Token的存儲(chǔ)方式包括本地存儲(chǔ)、客戶(hù)端存儲(chǔ)和服務(wù)器存儲(chǔ),Token的存在使得身份驗(yàn)證更加安全

1、token作用及原理

Token，即令牌，是服務(wù)器產(chǎn)生的，具有隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性，它主要有兩個(gè)作用：

（1）防止表單重復(fù)提交；

使用Token防表單重復(fù)提交步驟：

①在服務(wù)器端生成一個(gè)唯一的隨機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)為T(mén)oken(令牌)，同時(shí)在當(dāng)前用戶(hù)的Session域中保存這個(gè)Token；
②將Token發(fā)送到客戶(hù)端的Form表單中，在Form表單中使用隱藏域來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)Token，表單提交的時(shí)候連同這個(gè)Token一起提交到服務(wù)器端；
③在服務(wù)器端判斷客戶(hù)端提交上來(lái)的Token與服務(wù)器端生成的Token是否一致，如果不一致，那就是重復(fù)提交了，此時(shí)服務(wù)器端就可以不處理重復(fù)提交的表單。如果相同則處理表單提交，處理完后清除當(dāng)前用戶(hù)的Session域中存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)號(hào)。

FromServlet.java

import java.io.IOException;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class FormServlet extends HttpServlet {
	public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		String token = TokenUtil.getInstance().makeToken();//創(chuàng)建令牌
		System.out.println("在FormServlet中生成的token："+token);
		request.getSession().setAttribute("token", token);  //在服務(wù)器使用session保存token(令牌)
		request.getRequestDispatcher("/Form.jsp").forward(request, response);//跳轉(zhuǎn)到form.jsp頁(yè)面
	}

	public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		this.doGet(request, response);
	}
}

TokenUtil.java

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Random;
import sun.misc.BASE64Encoder;

public class TokenUtil {

    /*
     *單例設(shè)計(jì)模式（保證類(lèi)的對(duì)象在內(nèi)存中只有一個(gè)）
     *1、把類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)私有
     *2、自己創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)的對(duì)象
     *3、對(duì)外提供一個(gè)公共的方法，返回類(lèi)的對(duì)象
     */
    private TokenUtil(){
    }
    
    private static final TokenUtil instance = new TokenUtil();
    
    /**
     * 返回類(lèi)的對(duì)象
     * @return
     */
    public static TokenUtil getInstance(){
        return instance;
    }
    
    /**
     * 生成Token
     * Token：Nv6RRuGEVvmGjB+jimI/gw==
     * @return
     */
    public String makeToken(){
    	
        String token = (System.currentTimeMillis() + new Random().nextInt(999999999)) + "";
        //數(shù)據(jù)指紋   128位長(zhǎng)   16個(gè)字節(jié)  md5
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("md5");
            //對(duì)于給定數(shù)量的更新數(shù)據(jù)，digest 方法只能被調(diào)用一次。digest 方法被調(diào)用后，MessageDigest對(duì)象被重新設(shè)置成其初始狀態(tài)。
            byte md5[] =  md.digest(token.getBytes());
            //base64編碼--任意二進(jìn)制編碼明文字符   adfsdfsdfsf
            BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
            return encoder.encode(md5);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

Form.jsp

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="utf-8"%>
<%
String path = request.getContextPath();
String basePath = request.getScheme()+"://"+request.getServerName()+":"+request.getServerPort()+path+"/";
%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
<head>
<base href="<%=basePath%>" rel="external nofollow"  rel="external nofollow" >
<title>Form.jsp</title>
<meta http-equiv="pragma" content="no-cache">
<meta http-equiv="cache-control" content="no-cache">
<meta http-equiv="expires" content="0">
<meta http-equiv="keywords" content="keyword1,keyword2,keyword3">
<meta http-equiv="description" content="This is my page">
<!--
	<link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css" rel="external nofollow"  rel="external nofollow" >
	-->
</head>
<body>
	<form action="DoFormServlet" method="post">
		<%--使用隱藏域存儲(chǔ)生成的token--%>
		<%--
            <input type="hidden" name="token" value="<%=session.getAttribute("token") %>">
        --%>
		<%--使用EL表達(dá)式取出存儲(chǔ)在session中的token--%>
		<input type="hidden" name="token" value="${token}" /> 用戶(hù)名：<input
			type="text" name="username"> <input type="submit" value="提交">
	</form>
</body>
</html>

DoFormServlet.java

import java.io.IOException;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class DoFormServlet extends HttpServlet {
	public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		boolean isRepeat = isRepeatSubmit(request);//判斷用戶(hù)是否是重復(fù)提交
		if(isRepeat){
			request.setAttribute("MSG", "請(qǐng)不要重復(fù)提交");
			System.out.println("請(qǐng)不要重復(fù)提交");
			request.getRequestDispatcher("/Msg.jsp").forward(request, response);
			return;
		}
		request.getSession().removeAttribute("token");//移除session中的token
		request.setAttribute("MSG","處理用戶(hù)提交請(qǐng)求！！");
		request.getRequestDispatcher("/Msg.jsp").forward(request, response);
		System.out.println("處理用戶(hù)提交請(qǐng)求?。?);
	}
	
	/**
	 * 判斷客戶(hù)端提交上來(lái)的令牌和服務(wù)器端生成的令牌是否一致
	 * @param request
	 * @return 
	 * true 用戶(hù)重復(fù)提交了表單 
	 * false 用戶(hù)沒(méi)有重復(fù)提交表單
	 */
	private boolean isRepeatSubmit(HttpServletRequest request) {
		String client_token = request.getParameter("token");
		//1、如果用戶(hù)提交的表單數(shù)據(jù)中沒(méi)有token，則用戶(hù)是重復(fù)提交了表單
		if(client_token==null){
			return true;
		}
		//取出存儲(chǔ)在Session中的token
		String server_token = (String) request.getSession().getAttribute("token");
		//2、如果當(dāng)前用戶(hù)的Session中不存在Token(令牌)，則用戶(hù)是重復(fù)提交了表單
		if(server_token==null){
			return true;
		}
		//3、存儲(chǔ)在Session中的Token(令牌)與表單提交的Token(令牌)不同，則用戶(hù)是重復(fù)提交了表單
		if(!client_token.equals(server_token)){
			return true;
		}
		return false;
	}
	
	public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		this.doGet(request, response);
	}
}

Msg.jsp

<%@ page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="utf-8"%>
<%
String path = request.getContextPath();
String basePath = request.getScheme()+"://"+request.getServerName()+":"+request.getServerPort()+path+"/";
%>

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
    <base href="<%=basePath%>" rel="external nofollow"  rel="external nofollow" >
    <title>result show</title>
	<meta http-equiv="pragma" content="no-cache">
	<meta http-equiv="cache-control" content="no-cache">
	<meta http-equiv="expires" content="0">    
	<meta http-equiv="keywords" content="keyword1,keyword2,keyword3">
	<meta http-equiv="description" content="This is my page">
	<!--
	<link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css" rel="external nofollow"  rel="external nofollow" >
	-->
  </head>
  <body>${MSG}</body>
</html>

（2）用來(lái)作身份驗(yàn)證

使用基于 Token 的身份驗(yàn)證流程如下：

①用戶(hù)首次登錄，將輸入的賬號(hào)和密碼提交給服務(wù)器；
②服務(wù)器對(duì)輸入內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，若賬號(hào)和密碼匹配則驗(yàn)證通過(guò)，登錄成功，并生成一個(gè)token值，將其保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，并返回給客戶(hù)端；
③客戶(hù)端拿到返回的token值將其保存在本地（如cookie/localStorage），作為公共參數(shù)，以后每次請(qǐng)求服務(wù)器時(shí)都攜帶該token（放在響應(yīng)頭里），提交給服務(wù)器進(jìn)行校驗(yàn)；
④服務(wù)器接收到請(qǐng)求后，首先驗(yàn)證是否攜帶token，若攜帶則取出請(qǐng)求頭里的token值與數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的token進(jìn)行匹配校驗(yàn)，若token值相同則登錄成功，且當(dāng)前正處于登錄狀態(tài)，此時(shí)正常返回?cái)?shù)據(jù)，讓app顯示數(shù)據(jù)；若不存在或兩個(gè)值不一致，則說(shuō)明原來(lái)的登錄已經(jīng)失效，此時(shí)返回錯(cuò)誤狀態(tài)碼，提示用戶(hù)跳轉(zhuǎn)至登錄界面重新登錄；
⑤注意：用戶(hù)每進(jìn)行一次登錄，登錄成功后服務(wù)器都會(huì)更新一個(gè)token新值返回給客戶(hù)端；

實(shí)現(xiàn)原理圖：

引入java-jwt依賴(lài)

<dependency>
<groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>

簽名工具JwtUtil.java

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTVerifier;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.exceptions.JWTDecodeException;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import com.fasterxml.jackson.annotation.ObjectIdGenerators;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class JwtUtil {
    /**
     * 過(guò)期時(shí)間一天，
     * TODO 正式運(yùn)行時(shí)修改為15分鐘
     */
    private static final long EXPIRE_TIME = 24 * 60 * 60 * 1000;
    /**
     * token私鑰
     */
    private static final String TOKEN_SECRET = "f26e587c28064d0e855e72c0a6a0e618";

    /**
     * 校驗(yàn)token是否正確
     *
     * @param token 密鑰
     * @return 是否正確
     */
    public static boolean verify(String token) {
        try {
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
            JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm)
                    .build();
            DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
            return true;
        } catch (Exception exception) {
            return false;
        }
    }
    
    /**
     * 生成簽名,15min后過(guò)期
     *
     * @param username 用戶(hù)名
     * @return 加密的token
     */
    public static String sign(String username,String userId) {
        try {
//            過(guò)期時(shí)間
            Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME);
//            私鑰及加密算法
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
//            設(shè)置頭部信息
            Map<String, Object> header = new HashMap<>(2);
            header.put("typ", "JWT");
            header.put("alg", "HS256");
            // 附帶username，userId信息，生成簽名
            return JWT.create()
                    .withHeader(header)
                    .withClaim("loginName", username)
                    .withClaim("userId",userId)
                    .withExpiresAt(date)
                    .sign(algorithm);
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            return null;
        }
    }
}

身份認(rèn)證LoginController.java

import com.joe.entity.ApiResponse;
import com.joe.entity.User;
import com.joe.enums.ApiResponseEnum;
import com.joe.service.IUserService;
import com.joe.util.ApiResponseUtil;
import com.joe.util.JwtUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import java.util.Map;

@Controller
@RequestMapping("/")
public class LoginController {

    @Autowired
    private IUserService userService;

    /**
     * 登陸接口
     *
     * @return token
     */
    @RequestMapping(value = "/login", method = RequestMethod.POST)
    @ResponseBody
    public ApiResponse login(@RequestBody Map<String, String> map) {
        String loginName = map.get("loginName");
        String password = map.get("password");
        //身份驗(yàn)證是否成功
        boolean isSuccess = userService.checkUser(loginName, password);
        if (isSuccess) {
            User user = userService.getUserByLoginName(loginName);
            if (user != null) {
                //返回token
                String token = JwtUtil.sign(user.getName(), user.getId());
                if (token != null) {
                    return ApiResponseUtil.getApiResponse(token);
                }
            }
        }
        //返回登陸失敗消息
        return ApiResponseUtil.getApiResponse(ApiResponseEnum.LOGIN_FAIL);
    }
}

配置攔截器TokenInterceptor.java

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.joe.entity.ApiResponse;
import com.joe.enums.ApiResponseEnum;
import com.joe.util.ApiResponseUtil;
import com.joe.util.JwtUtil;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.PrintWriter;

public class TokenInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        response.setCharacterEncoding("utf-8");
        String token = request.getHeader("access_token");
        //token不存在
        if (null != token) {
            //驗(yàn)證token是否正確
            boolean result = JwtUtil.verify(token);
            if (result) {
                return true;
            }
        }
        ApiResponse apiResponse = ApiResponseUtil.getApiResponse(ApiResponseEnum.AUTH_ERROR);
        responseMessage(response,response.getWriter(),apiResponse);
        return false;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {

    }

    @Override
public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {

    }

    /**
     * 返回信息給客戶(hù)端
     *
     * @param response
     * @param out
     * @param apiResponse
     */
    private void responseMessage(HttpServletResponse response, PrintWriter out, ApiResponse apiResponse) {
        response.setContentType("application/json; charset=utf-8");
        out.print(JSONObject.toJSONString(apiResponse));
        out.flush();
        out.close();
    }
}

spring-mvc.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xmlns:mvc="http://www.springframework.org/schema/mvc"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans   http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd 
http://www.springframework.org/schema/context 
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd 
http://www.springframework.org/schema/mvc 
http://www.springframework.org/schema/mvc/spring-mvc.xsd">
    <!--此文件負(fù)責(zé)整個(gè)mvc中的配置-->
    <!--啟用spring的一些annotation -->
    <context:annotation-config/>
    <!-- 配置注解驅(qū)動(dòng) 可以將request參數(shù)與綁定到controller參數(shù)上 -->
    <mvc:annotation-driven/>
    <mvc:interceptors>
        <mvc:interceptor>
            <mvc:mapping path="/**" />
            <mvc:exclude-mapping path="/login/"/>
            <bean class="com.joe.interceptor.TokenInterceptor"></bean>
        </mvc:interceptor>
    </mvc:interceptors>
    <!-- 自動(dòng)掃描裝配 -->
    <context:component-scan base-package="com.joe"/>
</beans>

2、token優(yōu)點(diǎn)

①支持跨域訪(fǎng)問(wèn)，將token置于請(qǐng)求頭中，而cookie是不支持跨域訪(fǎng)問(wèn)的；

②無(wú)狀態(tài)化，服務(wù)端無(wú)需存儲(chǔ)token，只需要驗(yàn)證token信息是否正確即可，而session需要在服務(wù)端存儲(chǔ)，一般是通過(guò)cookie中的sessionID在服務(wù)端查找對(duì)應(yīng)的session；

③無(wú)需綁定到一個(gè)特殊的身份驗(yàn)證方案（傳統(tǒng)的用戶(hù)名密碼登陸），只需要生成的token是符合我們預(yù)期設(shè)定的即可；

④適用于移動(dòng)端（Android，iOS，小程序等等），若原生平臺(tái)不支持cookie（比如說(shuō)微信小程序），每一次請(qǐng)求都是一次會(huì)話(huà)，當(dāng)然我們可以手動(dòng)為他添加cookie；

⑤可避免CSRF跨站偽造攻擊；

⑥適用于RESTful API，這樣可以與各種后端（java，.net，python......）相結(jié)合。

3、token存儲(chǔ)

（1）本地通過(guò)DB數(shù)據(jù)庫(kù)或txt文本保存

①通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)保存

a.獲取access_token時(shí)，把當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間和access_token保存到數(shù)據(jù)表(t_access_token)中;
b.再次獲取時(shí)，把上次獲取時(shí)間(getTime)與當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間作比較，看時(shí)間是否超過(guò)2小時(shí);
c.超過(guò)2h時(shí)間限制，再獲取一個(gè)access_token，然后更新數(shù)據(jù)表的accessToken和getTime;

②通過(guò)txt文本保存