Spring Security 解析(六) —— 基于JWT的单点登陆(SSO)开发及原理解析
Spring Security 解析(六) —— 基于JWT的单点登陆(SSO)开发及原理解析
在学习Spring Cloud 时，遇到了授权服务oauth 相关内容时，总是一知半解，因此决定先把Spring Security 、Spring Security Oauth2 等权限、认证相关的内容、原理及设计学习并整理一遍。本系列文章就是在学习的过程中加强印象和理解所撰写的，如有侵权请告知。
项目环境:
- JDK1.8
- Spring boot 2.x
- Spring Security 5.x
单点登录（Single Sign On），简称为SSO，是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。 SSO的定义是在多个应用系统中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。
单点登陆本质上也是OAuth2的使用，所以其开发依赖于授权认证服务，如果不清楚的可以看我的上一篇文章。
一、 单点登陆 Demo开发
从单点登陆的定义上来看就知道我们需要新建个应用程序，我把它命名为 security-sso-client。接下的开发就在这个应用程序上了。
一、Maven 依赖
主要依赖 spring-boot-starter-security、spring-security-oauth2-autoconfigure、spring-security-oauth2 这3个。其中 spring-security-oauth2-autoconfigure 是Spring Boot 2.X 才有的。
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!--@EnableOAuth2Sso 引入，Spring Boot 2.x 将这个注解移到该依赖包-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.security.oauth.boot</groupId>
<artifactId>spring-security-oauth2-autoconfigure</artifactId>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.springframework.security.oauth</groupId>
<artifactId>spring-security-oauth2</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
<version>2.1.7.RELEASE</version>
</dependency>
<!-- 不是starter,手动配置 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.security.oauth</groupId>
<artifactId>spring-security-oauth2</artifactId>
<!--请注意下 spring-authorization-oauth2 的版本 务必高于 2.3.2.RELEASE，这是官方的一个bug:
java.lang.NoSuchMethodError: org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection.set([B[B)V
要求必须大于2.3.5 版本，官方解释：https://github.com/BUG9/spring-security/network/alert/pom.xml/org.springframework.security.oauth:spring-security-oauth2/open
-->
<version>2.3.5.RELEASE</version>
</dependency>
二、单点配置 @EnableOAuth2Sso
单点的基础配置引入是依赖 @EnableOAuth2Sso 实现的，在Spring Boot 2.x 及以上版本 的 @EnableOAuth2Sso 是在 spring-security-oauth2-autoconfigure 依赖里的。我这里简单配置了一下：
@Configuration
@EnableOAuth2Sso
public class ClientSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
@Override
public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
http.authorizeRequests()
.antMatchers("/","/error","/login").permitAll()
.anyRequest().authenticated()
.and()
.csrf().disable();
}
}
因为单点期间可能存在某些问题，会重定向到 /error ，所以我们把 /error 设置成无权限访问。
三、测试接口及页面
测试接口
@RestController
@Slf4j
public class TestController {
@GetMapping("/client/{clientId}")
public String getClient(@PathVariable String clientId) {
return clientId;
}
}
测试页面
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>OSS-client</title>
</head>
<body>
<h1>OSS-client</h1>
<a href="http://localhost:8091/client/1">跳转到OSS-client-1</a>
<a href="http://localhost:8092/client/2">跳转到OSS-client-2</a>
</body>
</html>
四、单点配置文件配置授权信息
由于我们要测试多应用间的单点，所以我们至少需要2个单点客户端，我这边通过Spring Boot 的多环境配置实现。
application.yml 配置
我们都知道单点实现本质就是Oauth2的授权码模式，所以我们需要配置访问授权服务器的地址信息，包括 ：
- security.oauth2.client.user-authorization-uri = /oauth/authorize 请求认证的地址，即获取code 码
- security.oauth2.client.access-token-uri = /oauth/token 请求令牌的地址
- security.oauth2.resource.jwt.key-uri = /oauth/token_key 解析jwt令牌所需要密钥的地址,服务启动时会调用 授权服务该接口获取jwt key，所以务必保证授权服务正常
- security.oauth2.client.client-id = client1 clientId 信息
- security.oauth2.client.client-secret = 123456 clientSecret 信息
其中有几个配置需要简单解释下：
-
security.oauth2.sso.login-path=/login OAuth2授权服务器触发重定向到客户端的路径 ，默认为 /login,这个路径要与授权服务器的回调地址（域名）后的路径一致
-
server.servlet.session.cookie.name = OAUTH2CLIENTSESSION 解决单机开发存在的问题，如果是非单机开发可忽略其配置
auth-server: http://localhost:9090 # authorization服务地址
security:
oauth2:
client:
user-authorization-uri: ${auth-server}/oauth/authorize #请求认证的地址
access-token-uri: ${auth-server}/oauth/token #请求令牌的地址
resource:
jwt:
key-uri: ${auth-server}/oauth/token_key #解析jwt令牌所需要密钥的地址,服务启动时会调用 授权服务该接口获取jwt key，所以务必保证授权服务正常
sso:
login-path: /login #指向登录页面的路径，即OAuth2授权服务器触发重定向到客户端的路径 ，默认为 /login
server:
servlet:
session:
cookie:
name: OAUTH2CLIENTSESSION # 解决 Possible CSRF detected - state parameter was required but no state could be found 问题
spring:
profiles:
active: client1
#### application-client1.yml 配置
   application-client2 和 application-client1是一样的，只是端口号和client信息不一样而已，这里就不再重复贴出了。
server:
port: 8091
security:
oauth2:
client:
client-id: client1
client-secret: 123456
#### 五、单点测试
   效果如下：
  从效果图中我们可以发现，当我们第一次访问client2 的接口时，跳转到了授权服务的登陆界面，完成登陆后成功跳转回到了client2 的测试接口，并且展示了接口返回值。此时我们访问client1 的 测试接口时直接返回（表面现象）了接口返回值。这就是单点登陆的效果，好奇心强的同学一定会在心里问道：它是如何实现的？ 那么接下来我们就来揭开其面纱。
### 二、 单点登陆原理解析
#### 一、@EnableOAuth2Sso
   我们都知道 @EnableOAuth2Sso 是实现单点登陆的最核心配置注解，那么我们来看下 @EnableOAuth2Sso 的源码：
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@EnableOAuth2Client
@EnableConfigurationProperties(OAuth2SsoProperties.class)
@Import({ OAuth2SsoDefaultConfiguration.class, OAuth2SsoCustomConfiguration.class,
ResourceServerTokenServicesConfiguration.class })
public @interface EnableOAuth2Sso {
}
   其中我们关注4个配置文件的引用： ResourceServerTokenServicesConfiguration 、OAuth2SsoDefaultConfiguration 、 OAuth2SsoProperties 和 @EnableOAuth2Client：
- OAuth2SsoDefaultConfiguration 单点登陆的核心配置，内部创建了 SsoSecurityConfigurer 对象， SsoSecurityConfigurer 内部 主要是配置 **OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter** 这个单点登陆核心过滤器之一。
- ResourceServerTokenServicesConfiguration 内部读取了我们在 yml 中配置的信息
- OAuth2SsoProperties 配置了回调地址url ，这个就是 security.oauth2.sso.login-path=/login 匹配的
- @EnableOAuth2Client 标明单点客户端，其内部 主要 配置了 **OAuth2ClientContextFilter** 这个单点登陆核心过滤器之一
#### 二、 OAuth2ClientContextFilter
   OAuth2ClientContextFilter 过滤器类似于 ExceptionTranslationFilter , 它本身没有做任何过滤处理，只要当 chain.doFilter() 出现异常后 做出一个重定向处理。 但别小看这个重定向处理，它可是实现单点登陆的第一步，还记得第一次单点时会跳转到授权服务器的登陆页面么？而这个功能就是 OAuth2ClientContextFilter 实现的。我们来看下其源码：
public void doFilter(ServletRequest servletRequest,
ServletResponse servletResponse, FilterChain chain)
throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;
request.setAttribute(CURRENT_URI, calculateCurrentUri(request)); // 1、记录当前地址(currentUri)到HttpServletRequest
try {
chain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
} catch (IOException ex) {
throw ex;
} catch (Exception ex) {
// Try to extract a SpringSecurityException from the stacktrace
Throwable[] causeChain = throwableAnalyzer.determineCauseChain(ex);
UserRedirectRequiredException redirect = (UserRedirectRequiredException) throwableAnalyzer
.getFirstThrowableOfType(
UserRedirectRequiredException.class, causeChain);
if (redirect != null) { // 2、判断当前异常 UserRedirectRequiredException 对象 是否为空
redirectUser(redirect, request, response); // 3、重定向访问 授权服务 /oauth/authorize
} else {
if (ex instanceof ServletException) {
throw (ServletException) ex;
}
if (ex instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) ex;
}
throw new NestedServletException("Unhandled exception", ex);
}
}
}
   Debug看下：
  整个 filter 分三步：
- 1、记录当前地址(currentUri)到HttpServletRequest
- 2、判断当前异常 UserRedirectRequiredException 对象 是否为空
- 3、重定向访问 授权服务 /oauth/authorize
#### 三、 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter
   OAuth2ClientContextFilter 过滤器 其要完成的工作就是 通过获取到的code码调用 授权服务 /oauth/token 接口获取 token 信息，并将获取到的token 信息解析成 OAuth2Authentication 认证对象。起源如下：
@Override
public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws AuthenticationException, IOException, ServletException {
OAuth2AccessToken accessToken;
try {
accessToken = restTemplate.getAccessToken(); //1、 调用授权服务获取token
} catch (OAuth2Exception e) {
BadCredentialsException bad = new BadCredentialsException("Could not obtain access token", e);
publish(new OAuth2AuthenticationFailureEvent(bad));
throw bad;
}
try {
OAuth2Authentication result = tokenServices.loadAuthentication(accessToken.getValue()); // 2、 解析token信息为 OAuth2Authentication 认证对象并返回
if (authenticationDetailsSource!=null) {
request.setAttribute(OAuth2AuthenticationDetails.ACCESS_TOKEN_VALUE, accessToken.getValue());
request.setAttribute(OAuth2AuthenticationDetails.ACCESS_TOKEN_TYPE, accessToken.getTokenType());
result.setDetails(authenticationDetailsSource.buildDetails(request));
}
publish(new AuthenticationSuccessEvent(result));
return result;
}
catch (InvalidTokenException e) {
BadCredentialsException bad = new BadCredentialsException("Could not obtain user details from token", e);
publish(new OAuth2AuthenticationFailureEvent(bad));
throw bad;
}
}
   整个 filter 2点功能：
- restTemplate.getAccessToken(); //1、 调用授权服务获取token
- tokenServices.loadAuthentication(accessToken.getValue()); // 2、 解析token信息为 OAuth2Authentication 认证对象并返回
  完成上面步骤后就是一个正常的security授权认证过程，这里就不再讲述，有不清楚的同学可以看下我写的相关文章。
#### 四、 AuthorizationCodeAccessTokenProvider
   在讲述 OAuth2ClientContextFilter 时有一点没讲，那就是 UserRedirectRequiredException 是 谁抛出来的。 在讲述 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 也有一点没讲到，那就是它是如何判断出 当前 /login 是属于 需要获取code码的步骤还是去获取 token 的步骤（ 当然是判断/login 是否带有code 参数，这里主要讲明是谁来判断的）。 这2个点都设计到了 AuthorizationCodeAccessTokenProvider 这个类。这个类是何时被调用的？
其实 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 隐藏在 restTemplate.getAccessToken(); 这个方法内部 调用的 accessTokenProvider.obtainAccessToken() 这里。 我们来看下OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 的 obtainAccessToken() 方法内部源码：
public OAuth2AccessToken obtainAccessToken(OAuth2ProtectedResourceDetails details, AccessTokenRequest request)
throws UserRedirectRequiredException, UserApprovalRequiredException, AccessDeniedException,
OAuth2AccessDeniedException {
AuthorizationCodeResourceDetails resource = (AuthorizationCodeResourceDetails) details;
if (request.getAuthorizationCode() == null) { //1、 判断当前参数是否包含code码
if (request.getStateKey() == null) {
throw getRedirectForAuthorization(resource, request); //2、 不包含则抛出 UserRedirectRequiredException 异常
}
obtainAuthorizationCode(resource, request);
}
return retrieveToken(request, resource, getParametersForTokenRequest(resource, request),
getHeadersForTokenRequest(request)); // 3 、 包含则调用获取token
}
整个方法内部分3步：
- 1、 判断当前参数是否包含code码
- 2、 不包含则抛出 UserRedirectRequiredException 异常
- 3、 包含继续获取token
   最后可能有同学会问，为什么第一个客户端单点要跳转到授权服务登陆页面去登陆， 而当问第二个客户端却没有，其实 2次 客户端单点的流程都是一样的，都是授权码模式，但为什么客户端2 却不需要登陆呢？ 其实是因为Cookies/Session的原因，因为我们访问同2个客户端基本上都是在同一个浏览器中进行的。 不信的同学可以试试2个浏览器分别访问2个单点客户端。
### 三、 个人总结
  单点登陆本质上就是授权码模式，所以理解起来还是很容易的，如果非要给个流程图，还是那张授权码流程图：
   本文介绍 基于JWT的单点登陆(SSO)开发及原理解析 开发的代码可以访问代码仓库 ，项目的github 地址 : https://github.com/BUG9/spring-security
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