Token續期的五種方案

作者：蘇三 2025-08-18 08:26:14

安全數據安全

當用戶正在提交重要表單時突然跳轉到登錄頁面，或者系統在高峰期因Token并發刷新而崩潰，這些問題的根源往往在于Token續期策略設計不當。

今天我們來聊聊一個看似簡單卻讓無數開發者栽跟頭的問題——Token續期。

你以為Token續期只是重置時間？90%的系統安全漏洞由此而生！

當用戶正在提交重要表單時突然跳轉到登錄頁面，或者系統在高峰期因Token并發刷新而崩潰，這些問題的根源往往在于Token續期策略設計不當。

一、Token續期的本質

Token續期不是簡單的時間重置，而是安全、用戶體驗和系統性能的三方博弈。

我們先看一個典型事故：

// 錯誤案例：簡單過期的Token檢查
public boolean validateToken(String token) {
    return JwtUtil.getExpiration(token).after(new Date());
}

這種實現會導致：

用戶操作中斷（Token突然過期）
安全風險（舊Token繼續有效）
并發問題（多個請求同時觸發刷新）

Token續期的三大核心問題

何時續期：提前多久刷新最合理？
如何續期：單Token還是雙Token？有狀態還是無狀態？
安全防控：如何防止令牌劫持和并發風暴？

下面我跟大家一起聊聊工作中最常用的5種主流方案，希望對你會有所幫助。

二、單Token方案

2.1 基礎實現與致命缺陷

public String refreshToken(String oldToken) {
    String username = JwtUtil.parseUsername(oldToken);
    return JwtUtil.generateToken(username, 30 * 60); // 直接生成新Token
}

三大致命缺陷：

舊Token在有效期內依然可用（安全黑洞）
多個請求同時觸發刷新會導致多個有效Token并存（并發災難）
無法強制下線用戶（狀態失控）

2.2 黑名單優化方案

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代碼實現：

public String safeRefresh(String oldToken) {
    // 舊Token加入黑名單（有效期比Token長5分鐘）
    redis.setex("blacklist:"+oldToken, "1", 35 * 60); 
    
    String username = JwtUtil.parseUsername(oldToken);
    String newToken = JwtUtil.generateToken(username, 30 * 60);
    return newToken;
}

適用場景：

內部低安全系統
短期活動頁面
快速原型開發

三、雙Token方案

3.1 核心架構設計

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3.2 安全增強：三驗證機制

public TokenPair refreshTokens(String refreshToken) {
    // 1. JWT簽名驗證
    if (!JwtUtil.verifySignature(refreshToken)) {
        thrownew SecurityException("非法令牌");
    }
    
    // 2. 狀態令牌驗證
    String stateToken = extractStateToken(refreshToken);
    if (!redis.exists("state_token:" + stateToken)) {
        thrownew SecurityException("令牌已失效");
    }
    
    // 3. 設備綁定驗證
    String deviceId = getDeviceIdFromRequest();
    if (!deviceId.equals(redis.get("bind_device:" + stateToken))) {
        thrownew SecurityException("設備變更需重新登錄");
    }
    
    return generateNewTokenPair(refreshToken);
}

3.3 并發控制：分布式鎖方案

public TokenPair safeRefresh(String refreshToken) {
    String lockKey = "refresh_lock:" + refreshToken;
    RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
    
    try {
        if (lock.tryLock(2, 5, TimeUnit.SECONDS)) {
            return doRefresh(refreshToken);
        }
        throw new BusyException("系統繁忙，請重試");
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

適用場景：

金融系統
電商平臺
企業級應用

四、自動續期方案

4.1 攔截器+滑動窗口

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智能閾值計算：

public boolean shouldRenew(Token token) {
    long remainTime = token.getExpireTime() - System.currentTimeMillis();
    long totalTime = token.getTotalValidTime();
    
    // 雙閾值策略：絕對時間（5分鐘）和相對時間（30%有效期）
    return remainTime <= Math.min(5 * 60 * 1000, 0.3 * totalTime);
}

4.2 Redis緩存續期方案

public void autoRenewToken(String headerToken) {
    String cacheKey = "token_cache:" + headerToken;
    String cacheToken = redis.get(cacheKey);
    
    if (cacheToken == null) throw new TokenExpiredException("令牌已完全過期");
    
    if (JwtUtil.isAboutToExpire(cacheToken)) { 
        String newToken = generateNewToken();
        // 關鍵：Token更新但緩存Key不變
        redis.setex(cacheKey, newToken, 2 * 60 * 60);
        response.setHeader("X-New-Token", newToken);
    }
}

4.3 Gateway全局過濾器方案

@Component
@Order(-100)
publicclass TokenRenewFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, Chain chain) {
        String token = extractToken(exchange.getRequest());
        
        if (renewService.isRenewRequired(token)) {
            String newToken = renewService.renewToken(token);
            exchange.getResponse().getHeaders().set("X-New-Token", newToken);
        }
        
        return chain.filter(exchange);
    }
}

適用場景：

微服務架構
前后端分離應用
高并發用戶系統

五、分布式環境特殊挑戰

5.1 多設備會話管理

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設備沖突解決方案：

public void handleLogin(User user, String deviceType) {
    String oldSessionKey = "user_devices:" + user.getId() + ":" + deviceType;
    String oldToken = redis.get(oldSessionKey);
    
    if (oldToken != null) {
        redis.del("token_cache:" + oldToken); // 使舊Token失效
    }
    
    String newToken = generateToken();
    redis.set(oldSessionKey, newToken);
}

5.2 跨服務令牌驗證

public boolean validateTokenAcrossServices(String token) {
    // 1. 本地快速驗證
    if (JwtUtil.verifyWithLocalKey(token)) return true;
    
    // 2. 查詢認證中心
    return authCenterClient.validateToken(token);
}

六、五大方案對比

方案	安全性	用戶體驗	實現復雜度	適用場景	性能影響	典型應用
單Token基礎版	★☆☆☆☆	★★☆☆☆	★☆☆☆☆	內部測試系統	低	原型開發
單Token+黑名單	★★☆☆☆	★★★☆☆	★★☆☆☆	低風險Web應用	中	企業內網
雙Token基礎版	★★★☆☆	★★★★☆	★★★☆☆	常規Web/APP	中	電商平臺
雙Token+三驗證	★★★★★	★★★☆☆	★★★★☆	金融/支付系統	高	銀行APP
自動續期方案	★★★★☆	★★★★★	★★★★☆	高用戶體驗要求系統	中高	SAAS應用

七、方案如何選型？

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八、最佳實踐與避坑指南

8.1 安全黃金法則

令牌時效控制：

Access Token ≤ 30分鐘

Refresh Token ≤ 7天（需配合刷新次數限制）

敏感操作二次認證：

public void processSensitiveOperation(String token) {
   if (isSensitiveOperation()) {
       if (!smsVerifyService.verify(getCurrentUser())) {
           throw new SecurityException("需要短信驗證");
       }
   }
   // 執行操作
}

8.2 性能優化關鍵

異步刷新隊列：

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本地緩存驗證：

// 使用Caffeine實現本地緩存
LoadingCache<String, Boolean> tokenCache = Caffeine.newBuilder()
   .maximumSize(10_000)
   .expireAfterWrite(5, TimeUnit.MINUTES)
   .build(key -> redis.exists("valid_token:" + key));

8.3 十大避坑指南

永遠不要用長有效期的Access Token
Refresh Token必須是一次性使用的
客戶端必須實現靜默更新機制
分布式環境下必須用RedLock處理并發刷新
敏感操作必須二次認證
黑名單有效期需長于Token有效期
設備變更必須重新認證
監控Refresh Token的使用頻率
定期輪換簽名密鑰
實現令牌撤銷接口

好的Token管理系統應該像人體的自主神經系統——平時感受不到它的存在，但在需要時總能及時響應。

責任編輯：武曉燕來源：蘇三說技術

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