springsecurity 使用浅谈（一）

1. 背景

　　springsecurity框架主要用于Web应用的认证和授权。所谓认证就是验证当前访问系统的是不是本系统的用户，并且要确认具体是哪个用户。而授权就是经过认证后判断当前用户是否有权

限进行某个操作。认证和授权也是SpringSecurity作为安全框架的核心功能。

2. 前置知识

在传统的项目中，我们通常使用会话技术来保存用户信息并进行用户认证。会话是客户端和服务器之间连续的请求和响应过程，用于保持用户的状态信息。然而，HTTP协议本身是无状态的，服务器无法直接识别每个请求的来源，因此需要一种机制来标识和关联请求。

在会话管理中，有两种常见的实现方式：session（会话）和cookie（Cookie）。Session通过在服务器端记录信息来确定用户身份和状态，但这会增加服务器的存储压力。当客户端浏览器访问服务器时，服务器会在服务器端创建一个会话，并为该会话分配一个唯一的标识符，即sessionID。服务器将sessionID发送给客户端浏览器，通常通过设置一个名为"sessionID"的Cookie，将其存储在浏览器中。

一旦客户端浏览器保存了该Cookie，它会在后续的请求中自动发送给服务器，从而实现会话的持续。服务器通过sessionID可以在服务器端找到对应的会话数据，并根据其中的用户状态进行处理。如果浏览器禁用了Cookie，也可以通过URL重写的方式将sessionID作为查询参数发送给服务器。

另一方面，Cookie是服务器在HTTP响应中附带的一个小型文本文件，它存储在客户端浏览器中。一旦浏览器保存了某个Cookie，它会在后续的请求中自动将该Cookie发送给服务器。通过在Cookie中存储一些用户标识或其他数据，服务器可以在不使用session的情况下实现状态保持和用户认证。

最近，使用基于令牌（token）的身份验证方式逐渐流行起来，逐渐取代了传统的session和cookie方式。令牌是一种加密的字符串，它包含了与用户相关的信息，并可以通过在每个请求的头部或参数中携带令牌来实现身份验证。与session和cookie不同，令牌不需要在服务器端存储用户状态，这降低了服务器的存储压力，并且可以更好地支持分布式系统和跨域访问。

总结一下，传统的会话管理中使用了session和cookie来实现用户认证和状态保持。Session通过在服务器端记录信息，而cookie则是在客户端浏览器中存储会话标识符。然而，随着基于令牌的身份验证方式的兴起，令牌逐渐取代了session和cookie，提供了更灵活和可扩展的身份验证机制。令牌通过在请求中携带加密的字符串来验证用户身份，不需要在服务器端存储状态信息，从而提供了更好的性能和安全性。

Session的弊端包括以下几点：

  1. 服务器压力增大：通常情况下，Session是存储在服务器的内存中的，每个用户认证通过后，其Session数据都会保存在服务器的内存中。当用户数量增大时，服务器的内存压力也会增大。

  2. CSRF跨站伪造请求攻击：Session通常是基于Cookie进行用户识别的，如果Cookie被截获，用户容易受到跨站请求伪造（CSRF）攻击。即使不使用Cookie，而是通过URL重写方式发送SessionID，也容易被截获敏感信息。

  3. 扩展性不强：在多个服务器部署的情况下，如果用户登录到一台服务器A上，而下次访问另一台服务器B，B上并没有A的Session信息。为了解决这个问题，需要将Session保存到数据库中，这增加了服务器的存储压力。

相比之下，Token是一种令牌，由服务端生成的加密字符串，作为客户端请求的标识。当用户登录后，服务器生成一个Token并返回给客户端浏览器，以后客户端只需携带这个Token进行请求即可，无需再次携带用户名和密码。

浏览器将接收到的Token存储在本地存储（Local Storage）中。当浏览器再次访问服务器时，服务器对浏览器传来的Token进行解密，并进行用户数据查询。如果查询成功，则认证通过，实现状态保持。因此，即使有多台服务器，服务器只需解密Token和查询用户数据，而无需在服务器端保存用户的认证信息或会话信息。这就为应用的扩展提供了便利，同时也减少了服务器的存储压力。Token的出现解决了Session的弊端，成为Session的替代品。

JWT

  JWT其实就是一种被广泛使用的token，它的全称是JSON Web Token，它通过数字签名的方式，以JSON对象为载体，在不同的服务终端之间安全地传输信息。

  JWT最常见的使用场景就是授权认证，一旦用户登录，后续每个请求都将包含JWT，系统在每次处理用户请求之前，都要先进行JWT安全校验，通过之后再进行处理。

JWT由三部分组成，它们通过点号（.）进行分隔：

  1. Header（头部）：包含了令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法（例如HMAC、RSA等）。
    示例：{"alg": "HS256", "typ": "JWT"}

  2. Payload（负载）：包含了一些声明信息，用于在令牌中传递有关用户或其他实体的信息。声明分为三种类型：注册声明（Registered Claims）、公共声明（Public Claims）和私有声明（Private Claims）。注册声明是一组预定义的声明，例如iss（签发者）、exp（过期时间）等。公共声明是自定义的声明，但建议遵循一些已定义的命名规范。私有声明是用户自定义的声明，用于满足应用程序的特定需求。
    示例：{"sub": "user123", "name": "John Doe", "admin": true}

  3. Signature（签名）：使用密钥对Header和Payload进行签名，以验证令牌的完整性和真实性。签名可以防止令牌被篡改或伪造。签名通常使用密钥和指定的签名算法进行计算。
    示例：HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)

JWT的工作流程如下：

  1. 用户通过提供有效的凭据（如用户名和密码）进行认证。

  2. 服务器验证凭据，并生成一个JWT。

  3. 服务器将JWT作为响应的一部分返回给客户端。

  4. 客户端将JWT保存在本地，通常存储在Local Storage或Session Storage中。

  5. 客户端在后续的请求中将JWT作为身份验证凭据进行发送。

  6. 服务器接收到请求后，通过验证JWT的签名和有效性来验证用户身份。

  7. 如果JWT验证成功，服务器使用其中的信息来处理请求。

JWT具有以下优点：

    1. 无需在服务器端存储会话信息：JWT是基于令牌的认证机制，服务器不需要在存储中保存会话信息，从而提高了可扩展性。

    2. 跨域支持：由于JWT是通过在请求中携带令牌进行验证，因此可以轻松支持跨域请求。

    3. 自包含性：JWT中包含了所有必要的信息，因此服务器不需要在数据库中进行查询，从而提高了性能。

    4. 可扩展性：JWT的负载中可以包含自定义的声明，以满足应用程序的特定需求。

3. springsecurity原理

Spring Security的核心原理是基于过滤器链（Filter Chain）的工作机制。当一个请求进入应用程序时，Spring Security会通过一系列的过滤器来处理该请求，进行认证和授权操作。

下面是Spring Security的一般工作流程：

 

  1. 客户端发送请求到应用程序，请求被Spring Security的过滤器链拦截。

  2. 过滤器链中的第一个过滤器是UsernamePasswordAuthenticationFilter，它负责处理基于用户名和密码的认证请求。如果请求携带了用户名和密码，该过滤器将尝试对用户进行认证。

  3. 认证过程中，Spring Security使用AuthenticationManager来进行实际的认证操作。AuthenticationManager是一个接口，用于管理不同的认证提供者（Authentication Provider）。

  4. 认证提供者根据请求中的用户名和密码，从用户存储（如数据库）中获取用户信息，并进行密码匹配验证。如果验证成功，认证提供者将返回一个Authentication对象，其中包含了用户的身份信息和权限信息。

  5. 如果认证成功，UsernamePasswordAuthenticationFilter会调用AuthenticationSuccessHandler来处理认证成功的逻辑，例如生成并返回一个令牌（如JWT），或者重定向到某个页面。

  6. 如果认证失败，UsernamePasswordAuthenticationFilter会调用AuthenticationFailureHandler来处理认证失败的逻辑，例如返回一个错误消息或重定向到登录页面。

  7. 认证成功后，请求继续经过过滤器链的其他过滤器，例如CsrfFilter用于防止跨站请求伪造攻击，CorsFilter用于处理跨域资源共享。

  8. 在请求到达受保护的资源时，Spring Security会使用AccessDecisionManager来进行授权判断。AccessDecisionManager是一个接口，用于根据用户的身份和权限信息，决定是否允许访问该资源。

  9. 如果用户被授权访问资源，请求将被传递到相应的控制器或处理器进行处理。

3. springsecurity 认证流程

 

在Spring Security中，认证流程涉及多个组件和步骤，主要包括以下几个关键步骤：

  1. 用户发送认证请求：用户在应用程序的登录页面输入用户名和密码，并发送认证请求。

  2. 过滤器链拦截请求：Spring Security的过滤器链拦截认证请求，拦截器链中的第一个过滤器是UsernamePasswordAuthenticationFilter，它负责处理基于用户名和密码的认证请求。

  3. AuthenticationManager处理认证：UsernamePasswordAuthenticationFilter将认证请求交给AuthenticationManager处理。AuthenticationManager是Spring Security的认证管理器，负责实际的认证操作。

  4. 获取用户信息：认证管理器使用UserDetailsService来获取用户信息。UserDetailsService是一个接口，定义了获取用户信息的方法。它可以从数据库、LDAP、内存或其他数据源中获取用户信息。

  5. 构建Authentication对象：认证管理器根据获取到的用户信息，构建一个Authentication对象，其中包含了用户的身份信息和权限信息。

  6. 进行密码匹配验证：认证管理器会使用PasswordEncoder接口来进行密码匹配验证。PasswordEncoder是一个接口，定义了密码加密和验证的方法。它用于比较用户输入的密码和存储的密码是否匹配。

  7. 认证成功：如果密码匹配验证成功，认证管理器将返回一个经过认证的Authentication对象。

  8. AuthenticationProvider处理认证结果：认证管理器会将认证结果传递给AuthenticationProvider进行进一步处理。AuthenticationProvider是一个接口，定义了对认证结果的处理方法。

  9. 调用认证成功处理器或认证失败处理器：根据认证结果，AuthenticationProvider将调用相应的认证成功处理器（AuthenticationSuccessHandler）或认证失败处理器（AuthenticationFailureHandler）。

  10. 认证成功处理：如果认证成功，认证成功处理器将根据配置的策略执行相应的操作，如生成并返回令牌（如JWT）或重定向到指定页面。

  11. 认证失败处理：如果认证失败，认证失败处理器将根据配置的策略执行相应的操作，如返回错误消息或重定向到登录页面。

4. springsecurity 自定义实现思路

当访问某个业务接口时，会被Security的login接口拦截，但是如果我们不想使用Security默认的登录页面，那么怎么办呢，还有，springsecurity的校验，默认是从内存中查找，而我们希望是根据数据库来做校验，那么怎么实现呢。根据上边的认证流程图可知，我们需要从不满足我们需求的地方去重新实现其方法，按照我们需求实现：

【登录】

①、自定义登录接口。然后自己去调用ProviderManager的方法进行认证 如果认证通过生成jwt，然后把用户信息存入redis中，从而实现无状态的会话管理和快速的用户信息访问。

②、自定义UserDetailsService接口的实现类。在这个实现类中自己重写相应方法，方法去查询数据库，来做校验

【校验】

①、定义Jwt认证过滤器。用于获取token，然后解析token获取其中的userid，还需要从redis中获取用户信息，然后存入SecurityContextHolder。SecurityContextHolder是Spring Security提供的一个类，用于管理当前用户的安全上下文信息。它主要用于在整个请求处理过程中存储和获取当前认证的用户信息

posted @ 2024-01-05 23:39  空慧居士  阅读(321)  评论(1)  编辑  收藏  举报