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SonarQube Analysis / sonarqube (push) Has been cancelled
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310
.qoder/repowiki/zh/content/认证与授权/JWT认证.md
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310
.qoder/repowiki/zh/content/认证与授权/JWT认证.md
Normal file
@@ -0,0 +1,310 @@
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# JWT认证
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<cite>
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**本文档引用的文件**
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- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go)
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- [manager.go](file://pkg/auth/manager.go)
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- [auth.go](file://internal/middleware/auth.go)
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- [auth_handler.go](file://internal/handler/auth_handler.go)
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- [user_service.go](file://internal/service/user_service.go)
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- [config.go](file://pkg/config/config.go)
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</cite>
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## 目录
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1. [简介](#简介)
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2. [JWT服务结构设计](#jwt服务结构设计)
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3. [令牌生成与验证机制](#令牌生成与验证机制)
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4. [认证中间件实现](#认证中间件实现)
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5. [JWT工作流程](#jwt工作流程)
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6. [密钥管理与安全策略](#密钥管理与安全策略)
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7. [单例模式应用](#单例模式应用)
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8. [最佳实践](#最佳实践)
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## 简介
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CarrotSkin项目采用基于JWT（JSON Web Token）的用户认证机制，为系统提供安全、无状态的用户身份验证。该机制通过在客户端和服务器之间传递加密的令牌来验证用户身份，避免了传统会话存储的服务器状态管理开销。本文档详细阐述了JWT服务的实现原理、核心组件设计以及在Gin框架中的集成方式，为开发者提供全面的技术参考。
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## JWT服务结构设计
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JWT服务的核心是`JWTService`结构体，它封装了令牌生成和验证所需的所有配置和方法。该服务通过`Claims`结构体定义了令牌中包含的用户声明信息。
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```mermaid
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classDiagram
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class JWTService {
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-secretKey string
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-expireHours int
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+GenerateToken(userID int64, username string, role string) (string, error)
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+ValidateToken(tokenString string) (*Claims, error)
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}
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class Claims {
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||||
+UserID int64
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+Username string
|
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+Role string
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+RegisteredClaims jwt.RegisteredClaims
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}
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JWTService --> Claims : "包含"
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```
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**Diagram sources**
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||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L11-L14)
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||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L25-L30)
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||||
**Section sources**
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||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L11-L71)
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## 令牌生成与验证机制
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### 令牌生成（GenerateToken）
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`GenerateToken`方法负责创建JWT令牌，它接收用户ID、用户名和角色作为参数，构建包含这些信息的声明（Claims），并使用预设的密钥进行签名。
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```mermaid
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flowchart TD
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Start([开始生成令牌]) --> CreateClaims["创建声明对象<br/>包含user_id、username、role"]
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CreateClaims --> SetExpiry["设置过期时间<br/>(当前时间 + expireHours)"]
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SetExpiry --> SetIssued["设置签发时间<br/>(当前时间)"]
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SetIssued --> SetNotBefore["设置生效时间<br/>(当前时间)"]
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SetNotBefore --> SetIssuer["设置发行者<br/>(carrotskin)"]
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||||
SetIssuer --> CreateToken["创建JWT令牌<br/>使用HS256算法"]
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CreateToken --> SignToken["使用secretKey签名"]
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||||
SignToken --> ReturnToken["返回签名后的令牌字符串"]
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||||
ReturnToken --> End([结束])
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```
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**Diagram sources**
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||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L33-L53)
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### 令牌验证（ValidateToken）
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||||
`ValidateToken`方法负责验证接收到的JWT令牌的有效性，包括签名验证、过期检查和声明解析。
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```mermaid
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||||
flowchart TD
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||||
Start([开始验证令牌]) --> ParseToken["解析令牌字符串"]
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ParseToken --> CheckSignature["验证签名<br/>使用secretKey"]
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||||
CheckSignature --> IsValid{"签名有效?"}
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IsValid --> |否| ReturnError["返回错误<br/>无效的token"]
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||||
IsValid --> |是| CheckClaims["检查声明对象"]
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||||
CheckClaims --> IsClaimsValid{"声明类型正确<br/>且令牌有效?"}
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||||
IsClaimsValid --> |否| ReturnError
|
||||
IsClaimsValid --> |是| ReturnClaims["返回解析出的Claims对象"]
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||||
ReturnClaims --> End([结束])
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||||
ReturnError --> End
|
||||
```
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||||
**Diagram sources**
|
||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L56-L70)
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||||
**Section sources**
|
||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L32-L70)
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||||
## 认证中间件实现
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CarrotSkin项目提供了两种认证中间件：强制认证中间件（AuthMiddleware）和可选认证中间件（OptionalAuthMiddleware），它们在Gin框架中拦截HTTP请求并处理Authorization头。
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||||
### 强制认证中间件（AuthMiddleware）
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||||
```mermaid
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||||
sequenceDiagram
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||||
participant Client as "客户端"
|
||||
participant Middleware as "AuthMiddleware"
|
||||
participant JWTService as "JWTService"
|
||||
Client->>Middleware : 发送请求<br/>Authorization : Bearer token
|
||||
Middleware->>Middleware : 获取Authorization头
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||||
alt 头部为空
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||||
Middleware-->>Client : 返回401<br/>缺少Authorization头
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||||
return
|
||||
end
|
||||
Middleware->>Middleware : 解析Bearer格式
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||||
alt 格式无效
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||||
Middleware-->>Client : 返回401<br/>无效的Authorization头格式
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||||
return
|
||||
end
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||||
Middleware->>JWTService : 调用ValidateToken(token)
|
||||
alt 验证失败
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||||
JWTService-->>Middleware : 返回错误
|
||||
Middleware-->>Client : 返回401<br/>无效的token
|
||||
return
|
||||
end
|
||||
JWTService-->>Middleware : 返回Claims对象
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||||
Middleware->>Middleware : 将用户信息存入上下文<br/>(user_id, username, role)
|
||||
Middleware->>Client : 继续处理请求
|
||||
```
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||||
### 可选认证中间件（OptionalAuthMiddleware）
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||||
```mermaid
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||||
sequenceDiagram
|
||||
participant Client as "客户端"
|
||||
participant Middleware as "OptionalAuthMiddleware"
|
||||
participant JWTService as "JWTService"
|
||||
Client->>Middleware : 发送请求<br/>Authorization : Bearer token
|
||||
Middleware->>Middleware : 获取Authorization头
|
||||
alt 头部存在
|
||||
Middleware->>Middleware : 解析Bearer格式
|
||||
alt 格式正确
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||||
Middleware->>JWTService : 调用ValidateToken(token)
|
||||
alt 验证成功
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||||
JWTService-->>Middleware : 返回Claims对象
|
||||
Middleware->>Middleware : 将用户信息存入上下文
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
Middleware->>Client : 继续处理请求<br/>(无论认证成功与否)
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||||
```
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||||
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||||
**Diagram sources**
|
||||
- [auth.go](file://internal/middleware/auth.go#L13-L55)
|
||||
- [auth.go](file://internal/middleware/auth.go#L58-L78)
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||||
|
||||
**Section sources**
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||||
- [auth.go](file://internal/middleware/auth.go#L1-L79)
|
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||||
## JWT工作流程
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以下是用户从登录到访问受保护资源的完整JWT工作流程：
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```mermaid
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||||
sequenceDiagram
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||||
participant User as "用户"
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||||
participant Frontend as "前端"
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||||
participant Backend as "后端"
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||||
User->>Frontend : 输入用户名/邮箱和密码
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Frontend->>Backend : POST /api/v1/auth/login
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||||
Backend->>Backend : 调用LoginUser服务
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Backend->>Backend : 验证用户凭证
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||||
alt 验证成功
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||||
Backend->>Backend : 调用JWTService.GenerateToken
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Backend->>Backend : 生成JWT令牌
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Backend-->>Frontend : 返回200<br/>{token, userInfo}
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||||
Frontend->>Frontend : 存储令牌
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||||
User->>Frontend : 访问受保护页面
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Frontend->>Backend : GET /api/v1/protected<br/>Authorization : Bearer token
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||||
Backend->>Backend : AuthMiddleware拦截请求
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||||
Backend->>Backend : 解析Authorization头
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||||
Backend->>Backend : 调用JWTService.ValidateToken
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||||
Backend->>Backend : 验证令牌有效性
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||||
Backend->>Backend : 提取用户信息存入上下文
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||||
Backend->>Backend : 继续处理业务逻辑
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||||
Backend-->>Frontend : 返回请求数据
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||||
else 验证失败
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||||
Backend-->>Frontend : 返回401<br/>登录失败
|
||||
end
|
||||
```
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||||
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||||
**Diagram sources**
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||||
- [auth_handler.go](file://internal/handler/auth_handler.go#L97-L147)
|
||||
- [user_service.go](file://internal/service/user_service.go#L71-L122)
|
||||
- [auth.go](file://internal/middleware/auth.go#L13-L55)
|
||||
|
||||
**Section sources**
|
||||
- [auth_handler.go](file://internal/handler/auth_handler.go#L97-L147)
|
||||
- [user_service.go](file://internal/service/user_service.go#L71-L122)
|
||||
|
||||
## 密钥管理与安全策略
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||||
### 配置管理
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||||
JWT服务的配置通过`config.go`文件中的`JWTConfig`结构体进行管理，支持环境变量注入，确保密钥的安全性。
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```mermaid
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||||
classDiagram
|
||||
class JWTConfig {
|
||||
+Secret string
|
||||
+ExpireHours int
|
||||
}
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||||
class Config {
|
||||
+Server ServerConfig
|
||||
+Database DatabaseConfig
|
||||
+Redis RedisConfig
|
||||
+JWT JWTConfig
|
||||
+Casbin CasbinConfig
|
||||
+Log LogConfig
|
||||
+Upload UploadConfig
|
||||
+Email EmailConfig
|
||||
}
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||||
Config --> JWTConfig : "包含"
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```
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||||
**Diagram sources**
|
||||
- [config.go](file://pkg/config/config.go#L68-L71)
|
||||
- [config.go](file://pkg/config/config.go#L14-L24)
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||||
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||||
### 安全声明
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||||
JWT令牌中包含的声明（Claims）具有重要的安全意义：
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- **user_id**: 用户唯一标识，用于在系统中识别用户身份
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- **username**: 用户名，用于显示和审计
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- **role**: 用户角色，用于基于角色的访问控制（RBAC）
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||||
- **ExpiresAt**: 过期时间，防止令牌长期有效
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||||
- **IssuedAt**: 签发时间，用于审计和令牌生命周期管理
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||||
- **NotBefore**: 生效时间，可用于延迟生效的令牌
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||||
- **Issuer**: 发行者，确保令牌来自可信源
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||||
|
||||
**Section sources**
|
||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L25-L30)
|
||||
- [config.go](file://pkg/config/config.go#L68-L71)
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||||
## 单例模式应用
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||||
`MustGetJWTService`函数实现了线程安全的单例模式，确保在整个应用程序生命周期中只存在一个JWT服务实例。
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```mermaid
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||||
sequenceDiagram
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||||
participant Init as "初始化"
|
||||
participant Get as "GetJWTService"
|
||||
participant MustGet as "MustGetJWTService"
|
||||
participant Once as "sync.Once"
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||||
Init->>Once : 调用Init(cfg)
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||||
Once->>Once : 检查是否已执行
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||||
alt 首次调用
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||||
Once->>Init : 执行初始化
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||||
Init->>jwtServiceInstance : 创建JWTService实例
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||||
Init-->>Once : 标记已执行
|
||||
else 非首次调用
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||||
Once-->>Init : 跳过执行
|
||||
end
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||||
Get->>Get : 检查jwtServiceInstance
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||||
alt 实例存在
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||||
Get-->>Get : 返回实例
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||||
else 实例不存在
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||||
Get-->>Get : 返回错误
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||||
end
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||||
MustGet->>Get : 调用GetJWTService
|
||||
alt 获取成功
|
||||
Get-->>MustGet : 返回实例
|
||||
MustGet-->>MustGet : 返回实例
|
||||
else 获取失败
|
||||
Get-->>MustGet : 返回错误
|
||||
MustGet->>MustGet : panic(错误)
|
||||
end
|
||||
```
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||||
|
||||
**Diagram sources**
|
||||
- [manager.go](file://pkg/auth/manager.go#L9-L45)
|
||||
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||||
**Section sources**
|
||||
- [manager.go](file://pkg/auth/manager.go#L9-L45)
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## 最佳实践
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### 密钥管理
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- JWT密钥（`secretKey`）应通过环境变量配置，避免硬编码在代码中
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- 使用足够长度的随机字符串作为密钥，提高安全性
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- 定期轮换密钥（虽然当前实现不支持，但架构上可以扩展）
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### 过期策略
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- 当前默认过期时间为168小时（7天），可通过`JWT_EXPIRE_HOURS`环境变量调整
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- 对于敏感操作，建议使用短期令牌或结合刷新令牌机制
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- 过期时间不宜过长，以降低令牌泄露后的风险
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### 防止重放攻击
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- 虽然JWT本身是无状态的，但可以通过以下方式增强安全性：
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- 使用短期令牌
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- 在Redis中维护已注销令牌的黑名单
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- 结合客户端指纹（如IP地址、User-Agent）进行额外验证
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- 当前实现中，`OptionalAuthMiddleware`提供了基础的灵活性，允许部分接口在认证失败时仍能访问
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### 性能考虑
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- JWT验证是计算密集型操作，但在现代硬件上性能良好
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- 使用HS256算法在安全性和性能之间取得了良好平衡
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- 避免在令牌中存储过多信息，以减小令牌大小和传输开销
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**Section sources**
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||||
- [config.go](file://pkg/config/config.go#L164)
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||||
- [manager.go](file://pkg/auth/manager.go#L18-L23)
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||||
- [jwt.go](file://pkg/auth/jwt.go#L39-L43)
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