2 Spring Security 认证研究

2.1 Spring Security介绍

认证功能几乎是每个项目都要具备的功能，并且它与业务无关，市面上有很多认证框架，如：Apache Shiro、CAS、Spring Security等。由于本项目基于Spring Cloud技术构建，Spring Security是spring家族的一份子且和Spring Cloud集成的很好，所以本项目选用Spring Security作为认证服务的技术框架。

Spring Security 是一个功能强大且高度可定制的身份验证和访问控制框架，它是一个专注于为 Java 应用程序提供身份验证和授权的框架。

项目主页：https://spring.io/projects/spring-security

Spring cloud Security： https://spring.io/projects/spring-cloud-security

2.2 认证授权入门

2.2.1 创建认证服务工程

下边我们使用Spring Security框架快速构建认证授权功能体系。

1、部署认证服务工程

从课程资料中拷贝xuecheng-plus-auth工程到自己的工程目录下。

此工程是一个普通的spring boot工程，可以连接数据库。

此工程不具备认证授权的功能。

2、创建数据库

创建users数据库

导入课程资料中的xcplus_users.sql脚本。

在nacos中新增auth-service-dev.yaml：

YAMLserver: servlet: context-path: /auth port: 63070 spring: datasource: driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver url: jdbc:mysql://192.168.101.65:3306/xc1010_users?serverTimezone=UTC&userUnicode=true&useSSL=false& username: root password: mysql

初始工程自带了一个Controller类，如下：

Javapackage com.xuecheng.auth.controller; /** * @author Mr.M * @version 1.0 * @description 测试controller * @date 2022/9/27 17:25 */ @Slf4j @RestController public class LoginController { @Autowired XcUserMapper userMapper; @RequestMapping(“/login-success”) public String loginSuccess(){ return “登录成功”; } @RequestMapping(“/user/{id}”) public XcUser getuser(@PathVariable(“id”) String id){ XcUser xcUser = userMapper.selectById(id); return xcUser; } @RequestMapping(“/r/r1”) public String r1(){ return “访问r1资源”; } @RequestMapping(“/r/r2”) public String r2(){ return “访问r2资源”; } }

启动工程，尝试访问http://localhost:63070/auth/r/r1 :

访问用户信息：http://localhost:63070/auth/user/52

以上测试一切正常说明此工程部署成功。

2.2.2 认证测试

下边向springboot工程集成Spring security，

向pom.xml加入Spring Security所需要的依赖

Java org.springframework.cloud spring-cloud-starter-security org.springframework.cloud spring-cloud-starter-oauth2

重启工程，访问http://localhost:63070/auth/r/r1

自动进入/login登录页面，/login是spring security提供的,此页面有几个css样式加载会稍微慢点，如下图：

账号和密码是多少呢？下一步需要进行安全配置。

拷贝课程资料下的WebSecurityConfig.java到config下需要三部分内容：

1、用户信息

在内存配置两个用户：zhangsan、lisi

zhangsan用户拥有的权限为p1

lisi用户拥有的权限为p2

2、密码方式

暂时采用明文方式

3、安全拦截机制

/r/**开头的请求需要认证

登录成功到成功页面

代码如下：

Java//配置用户信息服务 @Bean public UserDetailsService userDetailsService() { //这里配置用户信息,这里暂时使用这种方式将用户存储在内存中 InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager(); manager.createUser(User.withUsername(“zhangsan”).password(“123”).authorities(“p1”).build()); manager.createUser(User.withUsername(“lisi”).password(“456”).authorities(“p2”).build()); return manager; } @Bean public PasswordEncoder passwordEncoder() { //密码为明文方式 return NoOpPasswordEncoder.getInstance(); } //配置安全拦截机制 @Override protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http .authorizeRequests() .antMatchers(“/r/**”).authenticated()//访问/r开始的请求需要认证通过 .anyRequest().permitAll()//其它请求全部放行 .and() .formLogin().successForwardUrl(“/login-success”);//登录成功跳转到/login-success http.logout().logoutUrl(“/logout”);//退出地址 }

重启工程

1、访问http://localhost:63070/auth/user/52 可以正常访问

2、访问http://localhost:63070/auth/r/r1 显示登录页面

账号zhangsan，密码为123，如果输入的密码不正确会认证失败，输入正确显示登录成功。

为什么http://localhost:63070/auth/user/52 可以正常访问，访问http://localhost:63070/auth/r/r1 显示登录页面？

http.logout().logoutUrl(“/logout”);配置了退出页面，认证成功后访问/logout可退出登录。

2.2.3 授权测试

用户认证通过去访问系统资源时spring security进行授权控制，判断用户是否有该资源的访问权限，如果有则继续访问，如果没有则拒绝访问。

下边测试授权功能：

1、配置用户拥有哪些权限。

在WebSecurityConfig类配置zhangsan拥有p1权限，lisi拥有p2权限。

Java @Bean public UserDetailsService userDetailsService() { //这里配置用户信息,这里暂时使用这种方式将用户存储在内存中 InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager(); manager.createUser(User.withUsername(“zhangsan”).password(“123”).authorities(“p1”).build()); manager.createUser(User.withUsername(“lisi”).password(“456”).authorities(“p2”).build()); return manager; }

2、指定资源与权限的关系。

什么是系统的资源？

比如：查询一个用户的信息，用户信息就是系统的资源，要访问资源需要通过URL，所以我们在controller中定义的每个http的接口就是访问资源的接口。

下边在controller中配置/r/r1需要p1权限，/r/r2需要p2权限。

hasAuthority(‘p1’)表示拥有p1权限方可访问。

代码如下：

Java@RestController public class LoginController { … @RequestMapping(“/r/r1”) @PreAuthorize(“hasAuthority(‘p1’)”)//拥有p1权限方可访问 public String r1(){ return “访问r1资源”; } @RequestMapping(“/r/r2”) @PreAuthorize(“hasAuthority(‘p2’)”)//拥有p2权限方可访问 public String r2(){ return “访问r2资源”; } …

现在重启工程。

当访问以/r/开头的url时会判断用户是否认证，如果没有认证则跳转到登录页面，如果已经认证则判断用户是否具有该URL的访问权限，如果具有该URL的访问权限则继续，否则拒绝访问。

例如：

访问/r/r1，使用zhangsan登录可以正常访问，因为在/r/r1的方法上指定了权限p1，zhangsan用户拥有权限p1,所以可以正常访问。

访问/r/r1，使用lisi登录则拒绝访问，由于lisi用户不具有权限p1需要拒绝访问

注意：如果访问上不加@PreAuthorize，此方法没有授权控制。

整理授权的过程见下图所示：

2.2.4 工作原理

通过测试认证和授权两个功能，我们了解了Spring Security的基本使用方法，下边了解它的工作流程。

Spring Security所解决的问题就是安全访问控制，而安全访问控制功能其实就是对所有进入系统的请求进行拦截，校验每个请求是否能够访问它所期望的资源。根据前边知识的学习，可以通过Filter或AOP等技术来实现，Spring Security对Web资源的保护是靠Filter实现的，所以从这个Filter来入手，逐步深入Spring Security原理。

当初始化Spring Security时，会创建一个名为SpringSecurityFilterChain的Servlet过滤器，类型为 org.springframework.security.web.FilterChainProxy，它实现了javax.servlet.Filter，因此外部的请求会经过此类，下图是Spring Security过虑器链结构图：

FilterChainProxy是一个代理，真正起作用的是FilterChainProxy中SecurityFilterChain所包含的各个Filter，同时这些Filter作为Bean被Spring管理，它们是Spring Security核心，各有各的职责，但他们并不直接处理用户的认证，也不直接处理用户的授权，而是把它们交给了认证管理器（AuthenticationManager）和决策管理器（AccessDecisionManager）进行处理。

spring Security功能的实现主要是由一系列过滤器链相互配合完成。

下面介绍过滤器链中主要的几个过滤器及其作用：

SecurityContextPersistenceFilter 这个Filter是整个拦截过程的入口和出口（也就是第一个和最后一个拦截器），会在请求开始时从配置好的 SecurityContextRepository 中获取 SecurityContext，然后把它设置给 SecurityContextHolder。在请求完成后将 SecurityContextHolder 持有的 SecurityContext 再保存到配置好的 SecurityContextRepository，同时清除 securityContextHolder 所持有的 SecurityContext；

UsernamePasswordAuthenticationFilter 用于处理来自表单提交的认证。该表单必须提供对应的用户名和密码，其内部还有登录成功或失败后进行处理的 AuthenticationSuccessHandler 和 AuthenticationFailureHandler，这些都可以根据需求做相关改变；

FilterSecurityInterceptor 是用于保护web资源的，使用AccessDecisionManager对当前用户进行授权访问，前面已经详细介绍过了；

ExceptionTranslationFilter 能够捕获来自 FilterChain 所有的异常，并进行处理。但是它只会处理两类异常：AuthenticationException 和 AccessDeniedException，其它的异常它会继续抛出。

Spring Security的执行流程如下：

用户提交用户名、密码被SecurityFilterChain中的UsernamePasswordAuthenticationFilter过滤器获取到，封装为请求Authentication，通常情况下是UsernamePasswordAuthenticationToken这个实现类。

然后过滤器将Authentication提交至认证管理器（AuthenticationManager）进行认证

认证成功后，AuthenticationManager身份管理器返回一个被填充满了信息的（包括上面提到的权限信息，身份信息，细节信息，但密码通常会被移除）Authentication实例。

SecurityContextHolder安全上下文容器将第3步填充了信息的Authentication，通过SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(…)方法，设置到其中。

可以看出AuthenticationManager接口（认证管理器）是认证相关的核心接口，也是发起认证的出发点，它的实现类为ProviderManager。而Spring Security支持多种认证方式，因此ProviderManager维护着一个List列表，存放多种认证方式，最终实际的认证工作是由AuthenticationProvider完成的。咱们知道web表单的对应的AuthenticationProvider实现类为DaoAuthenticationProvider，它的内部又维护着一个UserDetailsService负责UserDetails的获取。最终AuthenticationProvider将UserDetails填充至Authentication。