【SpringBoot登录】设置图片验证及2FA双重身份验证两种方式

1. 登录接口

  • 用户登录模块的思路，先校验验证码是否匹配，然后校验用户名，密码是否匹配，匹配则用StpUtil生成token并返回。
import cn.dev33.satoken.stp.SaTokenInfo;
import cn.dev33.satoken.stp.StpUtil;
import cn.hutool.core.util.ObjectUtil;
import cn.hutool.crypto.SecureUtil;
import com.github.xiaoymin.knife4j.annotations.ApiOperationSupport;
import com.github.xiaoymin.knife4j.annotations.ApiSort;
import dev.samstevens.totp.exceptions.QrGenerationException;
import im.gy.zfile.core.util.AjaxJson;
import im.gy.zfile.module.config.model.dto.SystemConfigDTO;
import im.gy.zfile.module.config.service.SystemConfigService;
import im.gy.zfile.module.login.model.enums.LoginVerifyModeEnum;
import im.gy.zfile.module.login.model.request.VerifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest;
import im.gy.zfile.module.login.model.result.LoginTwoFactorAuthenticatorResult;
import im.gy.zfile.module.login.model.result.LoginVerifyImgResult;
import im.gy.zfile.module.login.request.UserLoginRequest;
import im.gy.zfile.module.login.service.ImgVerifyCodeService;
import im.gy.zfile.module.login.service.TwoFactorAuthenticatorVerifyService;
import io.swagger.annotations.Api;
import io.swagger.annotations.ApiOperation;
import jakarta.annotation.Resource;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import javax.validation.Valid;/*** 登录注销相关接口*/
@Api(tags = "登录模块")
@ApiSort(1)
@RestController
@RequestMapping("/admin")
public class LoginController {@Resourceprivate SystemConfigService systemConfigService;@Resourceprivate ImgVerifyCodeService imgVerifyCodeService;@Resourceprivate TwoFactorAuthenticatorVerifyService twoFactorAuthenticatorVerifyService;@ApiOperationSupport(order = 1, ignoreParameters = {"zfile-token"})@ApiOperation("登录")@PostMapping("/login")public AjaxJson<?> doLogin(@Valid @RequestBody UserLoginRequest userLoginRequest) {String verifyCode = userLoginRequest.getVerifyCode();String verifyCodeUUID = userLoginRequest.getVerifyCodeUUID();SystemConfigDTO systemConfig = systemConfigService.getSystemConfig();LoginVerifyModeEnum loginVerifyMode = systemConfig.getLoginVerifyMode();String loginVerifySecret = systemConfig.getLoginVerifySecret();if (ObjectUtil.equals(loginVerifyMode, LoginVerifyModeEnum.TWO_FACTOR_AUTHENTICATION_MODE)) {twoFactorAuthenticatorVerifyService.checkCode(loginVerifySecret, verifyCode);} else if (ObjectUtil.equals(loginVerifyMode, LoginVerifyModeEnum.IMG_VERIFY_MODE)) {imgVerifyCodeService.checkCaptcha(verifyCodeUUID, verifyCode);}if (ObjectUtil.equals(systemConfig.getUsername(), userLoginRequest.getUsername()) &&ObjectUtil.equals(systemConfig.getPassword(), SecureUtil.md5(userLoginRequest.getPassword()))) {StpUtil.login("admin");SaTokenInfo tokenInfo = StpUtil.getTokenInfo();return AjaxJson.getSuccess("登录成功", tokenInfo);}return AjaxJson.getError("登录失败，账号或密码错误");}@ApiOperationSupport(order = 2)@ApiOperation(value = "注销")@PostMapping("/logout")public AjaxJson<?> logout() {StpUtil.logout();return AjaxJson.getSuccess("注销成功");}@ApiOperationSupport(order = 3)@ApiOperation(value = "生成 2FA")@GetMapping("/2fa/setup")public AjaxJson<LoginTwoFactorAuthenticatorResult> setupDevice() throws QrGenerationException {LoginTwoFactorAuthenticatorResult loginTwoFactorAuthenticatorResult = twoFactorAuthenticatorVerifyService.setupDevice();return AjaxJson.getSuccessData(loginTwoFactorAuthenticatorResult);}@ApiOperationSupport(order = 4)@ApiOperation(value = "2FA 验证并绑定")@PostMapping("/2fa/verify")public AjaxJson<?> deviceVerify(@Valid @RequestBody VerifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest verifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest) {twoFactorAuthenticatorVerifyService.deviceVerify(verifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest);return AjaxJson.getSuccess();}@ApiOperationSupport(order = 5)@ApiOperation(value = "获取登录验证方式")@GetMapping("/login/verify-mode")public AjaxJson<LoginVerifyModeEnum> loginVerifyMode() {SystemConfigDTO systemConfig = systemConfigService.getSystemConfig();return AjaxJson.getSuccessData(systemConfig.getLoginVerifyMode());}@ApiOperationSupport(order = 6)@ApiOperation(value = "获取图形验证码")@GetMapping("/login/captcha")public AjaxJson<LoginVerifyImgResult> captcha() {LoginVerifyImgResult loginVerifyImgResult = imgVerifyCodeService.generatorCaptcha();return AjaxJson.getSuccessData(loginVerifyImgResult);}@ApiOperationSupport(order = 7)@ApiOperation(value = "检测是否已登录")@GetMapping("/login/check")public AjaxJson<Boolean> checkLogin() {return AjaxJson.getSuccessData(StpUtil.isLogin());}
}

2. 图片验证码服务

  • 图片验证码使用CaptchaUtil生成，并保存在缓存中，采用FIFO更新策略
  • 验证方式是根据用户提供的uuid匹配对应的code，code与用户提供的相同则匹配成功。
import cn.hutool.cache.CacheUtil;
import cn.hutool.cache.impl.FIFOCache;
import cn.hutool.captcha.CaptchaUtil;
import cn.hutool.captcha.CircleCaptcha;
import cn.hutool.core.lang.UUID;
import im.zhaojun.zfile.core.exception.LoginVerifyException;
import im.zhaojun.zfile.module.login.model.result.LoginVerifyImgResult;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.Objects;/*** 图片验证码 Service** @author zhaojun*/
@Service
@Slf4j
public class ImgVerifyCodeService {/*** 最大容量为 100 的验证码缓存，防止恶意请求占满内存. 验证码有效期为 60 秒.*/private final FIFOCache<String, String> verifyCodeCache = CacheUtil.newFIFOCache(100,60 * 1000L);/*** 生成验证码，并写入缓存中.** @return  验证码生成结果*/public LoginVerifyImgResult generatorCaptcha() {CircleCaptcha captcha = CaptchaUtil.createCircleCaptcha(200, 45, 4, 7);String code = captcha.getCode();String imageBase64 = captcha.getImageBase64Data();String uuid = UUID.fastUUID().toString();verifyCodeCache.put(uuid, code);LoginVerifyImgResult loginVerifyImgResult = new LoginVerifyImgResult();loginVerifyImgResult.setImgBase64(imageBase64);loginVerifyImgResult.setUuid(uuid);return loginVerifyImgResult;}/*** 对验证码进行验证.** @param   uuid*          验证码 uuid** @param   code*          验证码** @return  是否验证成功*/public boolean verifyCaptcha(String uuid, String code) {String expectedCode = verifyCodeCache.get(uuid);return Objects.equals(expectedCode, code);}/*** 对验证码进行验证, 如验证失败则抛出异常** @param   uuid*          验证码 uuid** @param   code*          验证码*/public void checkCaptcha(String uuid, String code) {boolean flag = verifyCaptcha(uuid, code);if (!flag) {throw new LoginVerifyException("验证码错误或已失效.");}}}

3. 双因素认证服务

  • 验证使用verifier校验用户提供的secret和code
package im.zhaojun.zfile.module.login.service;import dev.samstevens.totp.code.CodeVerifier;
import dev.samstevens.totp.exceptions.QrGenerationException;
import dev.samstevens.totp.qr.QrData;
import dev.samstevens.totp.qr.QrDataFactory;
import dev.samstevens.totp.qr.QrGenerator;
import dev.samstevens.totp.secret.SecretGenerator;
import im.zhaojun.zfile.core.exception.LoginVerifyException;
import im.zhaojun.zfile.module.login.model.request.VerifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest;
import im.zhaojun.zfile.module.login.model.result.LoginTwoFactorAuthenticatorResult;
import im.zhaojun.zfile.module.config.model.dto.SystemConfigDTO;
import im.zhaojun.zfile.module.login.model.enums.LoginVerifyModeEnum;
import im.zhaojun.zfile.module.config.service.SystemConfigService;
import org.springframework.stereotype.Service;import javax.annotation.Resource;import static dev.samstevens.totp.util.Utils.getDataUriForImage;/*** 2FA 双因素认证 Service** @author zhaojun*/
@Service
public class TwoFactorAuthenticatorVerifyService {@Resourceprivate SecretGenerator secretGenerator;@Resourceprivate QrDataFactory qrDataFactory;@Resourceprivate QrGenerator qrGenerator;@Resourceprivate CodeVerifier verifier;@Resourceprivate SystemConfigService systemConfigService;/*** 生成 2FA 双因素认证二维码和密钥** @return  2FA 双因素认证二维码和密钥* @throws  QrGenerationException   二维码生成异常*/public LoginTwoFactorAuthenticatorResult setupDevice() throws QrGenerationException {// 生成 2FA 密钥String secret = secretGenerator.generate();QrData data = qrDataFactory.newBuilder().secret(secret).issuer("ZFile").build();// 将生成的 2FA 密钥转换为 Base64 图像字符串String qrCodeImage = getDataUriForImage(qrGenerator.generate(data),qrGenerator.getImageMimeType());return new LoginTwoFactorAuthenticatorResult(qrCodeImage, secret);}/*** 验证 2FA 双因素认证是否正确，正确则进行绑定.** @param   verifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest*          2FA 双因素认证请求参数*/public void deviceVerify(VerifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest verifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest) {String secret = verifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest.getSecret();String code = verifyLoginTwoFactorAuthenticatorRequest.getCode();if (verifier.isValidCode(secret, code)) {SystemConfigDTO systemConfig = systemConfigService.getSystemConfig();systemConfig.setLoginVerifyMode(LoginVerifyModeEnum.TWO_FACTOR_AUTHENTICATION_MODE);systemConfig.setLoginVerifySecret(secret);systemConfigService.updateSystemConfig(systemConfig);} else {throw new LoginVerifyException("验证码不正确");}}/*** 验证 2FA 双因素认证.** @param   loginVerifySecret*          2FA 双因素认证密钥** @param   verifyCode*          2FA 双因素认证验证码*/public void checkCode(String loginVerifySecret, String verifyCode) {if (!verifier.isValidCode(loginVerifySecret, verifyCode)) {throw new LoginVerifyException("验证码错误或已失效");}}}

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