制作令牌 - C++

制作令牌是一个常见的编程任务，特别是在安全领域。在这篇文章中，我将介绍如何在C++中制作令牌。我们将涵盖如下内容：

• 什么是令牌
• 如何生成和验证令牌

什么是令牌

令牌是一种具有唯一标识的对象，通常被用于在不安全的环境中进行身份验证。在计算机应用程序中，令牌通常是一串随机生成的字符，用于验证用户的身份或身份证明。当用户登录时，系统将向用户颁发一个令牌，该令牌包含有关用户身份信息的信息，例如用户名和密码。该令牌被存储在用户的计算机设备中，并在每次发起请求时提供给服务器。

如何生成和验证令牌

在C++中，生成和验证令牌可以通过以下步骤完成：

1. 生成令牌

   令牌应该包含有关用户的信息，例如用户名和密码，以及某些附加数据（例如时间戳或加密密钥）。开始生成令牌的方法是定义一个结构体，包含所有必要的信息，例如：

   struct Token {
      std::string username;
      std::string password;
      long timestamp;
      std::string secret_key;
   };
   

   这个结构体定义了一个令牌，其中包含了用户名、密码、时间戳和加密密钥。

2. 序列化令牌

   生成一个令牌后，需要将其序列化为字符串格式，以便发送给服务器或存储在本地设备中。这可以通过将令牌结构体转换为JSON字符串来实现。C++具有许多可用于将结构体转换为JSON字符串的库，例如rapidjson。以下是使用rapidjson库将令牌结构体序列化为JSON字符串的示例代码：

   Token token;
   
   // 设置结构体的属性
   token.username = "john_doe";
   token.password = "password123";
   token.timestamp = 1234567890;
   token.secret_key = "my_secret_key";
   
   // 将结构体转换为JSON字符串
   rapidjson::Document doc;
   doc.SetObject();
   doc.AddMember("username", token.username, doc.GetAllocator());
   doc.AddMember("password", token.password, doc.GetAllocator());
   doc.AddMember("timestamp", token.timestamp, doc.GetAllocator());
   doc.AddMember("secret_key", token.secret_key, doc.GetAllocator());
   rapidjson::StringBuffer strbuf;
   rapidjson::Writer<rapidjson::StringBuffer> writer(strbuf);
   doc.Accept(writer);
   
   std::string token_str = strbuf.GetString();
   std::cout << "Token: " << token_str << std::endl;
   

   这个代码片段将生成一个令牌，其中包含了用户名、密码、时间戳和加密密钥，并将其序列化为JSON字符串。

3. 验证令牌

   验证令牌需要检查它是否有效，即令牌是否过期或被篡改。为了确保令牌没有被篡改，应该将其签名为HMAC或RSA。在以下示例中，我们将使用HMAC进行签名。

   // hmacsha256签名令牌
   std::string hmac_key = "my_hmac_key";
   std::string hmac_signature = hmacsha256(token_str, hmac_key);
   std::cout << "HMAC signature: " << hmac_signature << std::endl;
   
   // 将令牌和签名发送到服务器进行验证
   bool is_valid = verify_token(token_str, hmac_key, hmac_signature);
   std::cout << "Is valid token? " << std::boolalpha << is_valid << std::endl;
   

   在这个代码片段中，我们使用了自己编写的hmacsha256和verify_token函数。hmacsha256函数将令牌和密钥输入到HMAC-SHA256算法中进行签名，并返回签名字符串。verify_token函数将令牌、密钥和签名作为输入，并将它们输入到相同的算法中进行验证。如果令牌没有被篡改并且未过期，则返回true，否则返回false。

   std::string hmacsha256(const std::string &message, const std::string &key) {
   
      unsigned char hmac[SHA256_DIGEST_LENGTH];
      
      HMAC_CTX hmac_ctx;
      HMAC_CTX_init(&hmac_ctx);
      HMAC_Init_ex(&hmac_ctx, key.c_str(), key.length(), EVP_sha256(), NULL);
      HMAC_Update(&hmac_ctx, (const unsigned char*) message.c_str(), message.length());
      unsigned int len = SHA256_DIGEST_LENGTH;
      HMAC_Final(&hmac_ctx, hmac, &len);
      HMAC_CTX_cleanup(&hmac_ctx);
   
      std::ostringstream oss;
      oss << std::hex << std::setfill('0');
      for(unsigned char i : hmac) {
         oss << std::setw(2) << (unsigned int)i;
      }
   
      return oss.str();
   }
   
   bool verify_token(const std::string &token_str, const std::string &key, const std::string &signature) {
   
      std::string expected_signature = hmacsha256(token_str, key);
      return expected_signature == signature;
   }
   

这就是如何在C++中制作令牌的方法。您可以使用此代码作为起点来构建自己的令牌生成和验证方案。使用正确的技术和库，可以简化此过程并提高安全性。