笔记43 Spring Security简介

基于Spittr应用

一、Spring Security简介

　　Spring Security是为基于Spring的应用程序提供声明式安全保护的安全 性框架。Spring Security提供了完整的安全性解决方案，它能够在Web 请求级别和方法调用级别处理身份认证和授权。因为基于Spring框 架，所以Spring Security充分利用了依赖注入（dependency injection， DI）和面向切面的技术。

　　不管你想使用Spring Security保护哪种类型的应用程序，第一件需要做 的事就是将Spring Security模块添加到应用程序的类路径下，一共有11个模块，应用程序的类路径下至少要包含Core和Configuration这两个模块。 

二、过滤Web请求

　　Spring Security借助一系列Servlet Filter来提供各种安全性功能。DelegatingFilterProxy是一个特殊的Servlet Filter，它本身所做 的工作并不多。只是将工作委托给一个javax.servlet.Filter实现类，这个实现类作为一个<bean>注册在Spring应用的上下文中， 如下图所示：

可以在web.xml进行配置，也可用Java配置。 

三、编写简单的安全性配置

1.启用Web安全性功能的最简单配置

SecurityWebInitializer.java

package myspittr.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.web.context.AbstractSecurityWebApplicationInitializer;

@Configuration
@EnableWebSecurity // 启用SpringMVC安全性
public class SecurityWebInitializer extends AbstractSecurityWebApplicationInitializer {

}

　　@EnableWebSecurity注解将会启用Web安全功能。Spring Security必须配置在一个实现了 WebSecurityConfigurer的bean中，或者（简单起见）扩展WebSecurityConfigurerAdapter。在Spring应用上下文中， 任何实现了WebSecurityConfigurer的bean都可以用来配置Spring Security。但如果想指定Web安全的细节，这要通过重载WebSecurityConfigurerAdapter中的一个或多个方法来实现。我们可以通过重载WebSecurityConfigurerAdapter的三 个configure()方法来配置Web安全性，这个过程中会使用传递进来的参数设置行为。

SecuritfConfig.java

package myspittr.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecuritfConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated().and().formLogin().and().httpBasic();

    }
}

　　这个简单的默认配置指定了该如何保护HTTP请求，以及客户端认证 用户的方案。通过调用authorizeRequests()和anyRequest().authenticated()就会要求所有进入应用的 HTTP请求都要进行认证。它也配置Spring Security支持基于表单的登录以及HTTP Basic方式的认证。同时，因为我们没有重 载configure(AuthenticationManagerBuilder)方法，所以 没有用户存储支撑认证过程。没有用户存储，实际上就等于没有用户。所以，在这里所有的请求都需要认证，但是没有人能够登录成功。

　　为了让Spring Security满足应用的需求，还需要再添加一点配置。具体来讲，我们需要：

• • • 配置用户存储；
    • 指定哪些请求需要认证，哪些请求不需要认证，以及所需要的权限；
    • 提供一个自定义的登录页面，替代原来简单的默认登录页。

除了Spring Security的这些功能，我们可能还希望基于安全限制，有选择性地在Web视图上显示特定的内容。接下来首先介绍用户认证，即配置用户存储。

四、用户认证

1.使用基于内存的用户存储进行登录认证

　　因为安全配置类扩展了 WebSecurityConfigurerAdapter，因此配置用户存储的最简单 方式就是重载configure()方法，并以AuthenticationManagerBuilder作为传入参数。AuthenticationManagerBuilder有多个方法可以用来配置 Spring Security对认证的支持。通过inMemoryAuthentication() 方法，可以启用、配置并任意填充基于内存的用户存储。

SecuritfConfig.java

package myspittr.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecuritfConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    DataConfig dataConfig = new DataConfig();

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        // // TODO Auto-generated method stub
        // 启用内存用户存储
        auth.inMemoryAuthentication().withUser("user").password("password").roles("USER").and().withUser("admin")
                .password("password").roles("USER", "ADMIN");

    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated().and().formLogin().and().httpBasic();

    }
}

　　configure()方法中的 AuthenticationManagerBuilder使用构造者风格的接口来构建认证配置。通过简单地调用inMemoryAuthentication()就能启用内存用户存储。调用withUser()方法为内存用户存储添加新的用户，这个方法的参数是username。withUser()方法返回的是UserDetailsManagerConfigurer.UserDetailsBuilder， 这个对象提供了多个进一步配置用户的方法，包括设置用户密码的 password()方法以及为给定用户授予一个或多个角色权限的 roles()方法。

　　上述程序中，添加了两个用户，“user”和“admin”，密码均为“password”。“user”用户具有USER角色，而“admin”用户具有 ADMIN和USER两个角色。我们可以看到，and()方法能够将多个用户的配置连接起来除了password()、roles()和and()方法以外，还有其他的几个方法可以用来配置内存用户存储中的用户信息。下表描述了 UserDetailsManagerConfigurer.UserDetailsBuilder对象所有可用的方法。 

方法	描述
accountExpired(boolean)	定义账号是否已经过期
accountLocked(boolean)	定义账号是否已经锁定
and()	用来连接配置
authorities(List<? extends GrantedAuthority>)	授予某个用户一项或多项权限
authorities(GrantedAuthority)	授予某个用户一项或多项权限
authorities(String)	授予某个用户一项或多项权限
credentialsExpired(boolean)	定义凭证是否已经过期
disabled(boolean)	定义账号是否已被禁用
password(String)	定义用户的密码
roles(String)	授予某个用户一项或多项角色

 

   

　　当输入用户名和密码后才能进入应用首页。

2.基于数据库表进行认证

　　用户数据通常会存储在关系型数据库中，并通过JDBC进行访问。为 了配置Spring Security使用以JDBC为支撑的用户存储，我们可以使用jdbcAuthentication()方法，所需的最少配置如下所示：

package myspittr.config;

import javax.sql.DataSource;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecuritfConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    DataSource dataSource;
    
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
         // TODO Auto-generated method stub
        String query = "select username,password,enabled" + " from slogin where username=?";
        String query2 = "select username,authority from slogin where username=?";
        auth.jdbcAuthentication().dataSource(dataSource).usersByUsernameQuery(query).authoritiesByUsernameQuery(query2);

    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated().and().formLogin().and().httpBasic();

    }
}

　　我们必须要配置的只是一个DataSource，这样的话，就能访问关系型数据库了。在这里，DataSource是通过自动装配的技巧得到的。还需要重新设计数据库中的用户表，表名为slogin，具体结构如下所示：

 *使用转码后的密码

数据库中的密码通常情况下都进行了转码，所以在用户认证的过程中，即登录过程中需要添加的一个密码转换器。

    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        String query = "select username,password,enabled" + " from slogin where username=?";
        String query2 = "select username,authority from slogin where username=?";
        auth.jdbcAuthentication().dataSource(dataSource).usersByUsernameQuery(query).authoritiesByUsernameQuery(query2)
                .passwordEncoder(new StandardPasswordEncoder("li"));

    }

密码加密：

　　StandardPasswordEncoder类，是PasswordEncoder接口的(唯一)一个实现类，是本文所述加密方法的核心。它采用SHA-256算法，迭代1024次，使用一个密钥(site-wide secret)以及8位随机盐对原密码进行加密。 随机盐确保相同的密码使用多次时，产生的哈希都不同； 密钥应该与密码区别开来存放，加密时使用一个密钥即可；对hash算法迭代执行1024次增强了安全性，使暴力破解变得更困难些。 盐值不需要用户提供，每次随机生成，加密后得到的密码是80位。

String string = "li";
StandardPasswordEncoder encoder = new StandardPasswordEncoder(string);
System.out.println(encoder.encode("password"));

Spring Security的加密模块包括了三个这样的实现：BCryptPasswordEncoder、NoOpPasswordEncoder和 StandardPasswordEncoder。

密码“password”加密后的结果：

a0620349d440af0a43bf497f501efa4395ea82f9ff4255718a5d58b1bcdf3643615d46c9e9d0b49c

将此结果存入数据库当中，如下图所示：

然后运行项目，可以正确登录！

3.配置自定义的用户服务

 　　假设我们需要认证的用户存储在非关系型数据库中，如Mongo或 Neo4j，在这种情况下，我们需要提供一个自定义的 UserDetailsService接口实现。

 UserDetailsService接口非常简单：

　　我们所需要做的就是实现loadUserByUsername()方法，根据给定 的用户名来查找用户。loadUserByUsername()方法会返回代表给定用户的UserDetails对象。如下的程序清单展现了一 个UserDetailsService的实现，它会从给定的 SpitterRepository实现中查找用户。

UserDetails.java

package myspittr.config;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import org.springframework.security.core.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.core.authority.SimpleGrantedAuthority;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;

import myspittr.data.SpitterRepositorys;
import myspittr.spitter.Spitter;

public class UserDetails implements UserDetailsService {
    private final SpitterRepositorys spitterRepositorys;

    public UserDetails(SpitterRepositorys spitterRepositorys) {
        this.spitterRepositorys = spitterRepositorys;
    }

    public org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails loadUserByUsername(String username)
            throws UsernameNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        Spitter spitter = spitterRepositorys.findByUsername(username);
        if (spitter != null) {
            List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<GrantedAuthority>();
            authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("USER"));
            return new User(spitter.getUsername(), spitter.getPassword(), authorities);
        }
        throw new UsernameNotFoundException("User '" + username + "' not found");
    }

}

　　UserDetails并不知道用户数据存储在什么地方。设置进来的SpitterRepository能够从关系型数据 库、文档数据库或图数据中查找Spitter对象，甚至可以伪造一 个。SpitterUserService不知道也不会关心底层所使用的数据存 储。它只是获得Spitter对象，并使用它来创建User对象。（User 是UserDetails的具体实现。） 为了使用SpitterUserService来认证用户，可以通过 userDetailsService()方法将其设置到安全配置中：

 

    @Autowired
    SpitterRepositorys spitterRepositorys;
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(new UserDetails(spitterRepositorys));
    }

　　userDetailsService()方法（类似于 jdbcAuthentication()、ldapAuthentication以及 inMemoryAuthentication()）会配置一个用户存储。不过，这 里所使用的不是Spring所提供的用户存储，而是使用UserDetailsService的实现。

使用原来spitter表中注册的用户进行登录，用户名:w123123    密码：123123

spitter表：                               slogin表：

          

结果：

五、拦截请求

1.web应用路径保护

　　在任何应用中，并不是所有的请求都需要同等程度地保护。有些请求 需要认证，而另一些可能并不需要。有些请求可能只有具备特定权限的用户才能访问，没有这些权限的用户会无法访问。

　　例如，考虑Spittr应用的请求。首页当然是公开的，不需要进行保护。类似地，因为所有的Spittle都是公开的，所以展现Spittle 的页面不需要安全性。但是，创建Spittle的请求只有认证用户才能执行。同样，如果处理“/spitters/me”请求，并展现当前用户的基本信息时， 那么就需要进行认证，从而确定要展现谁的信息。

　　对每个请求进行细粒度安全性控制的关键在于重载configure(HttpSecurity)方法。如下的代码片段展现了重载的configure(HttpSecurity)方法，它为不同的URL路径有选择地应用安全性：

@Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

        http.authorizeRequests().antMatchers("/spitter/me/**").authenticated().antMatchers(HttpMethod.POST, "/spittles")
                .authenticated().anyRequest().permitAll().and().formLogin().and().httpBasic();
    }

　　configure()方法中得到的HttpSecurity对象可以在多个方面配 置HTTP的安全性。在这里，我们首先调用authorizeRequests()，然后调用该方法所返回的对象的方法来配置请求级别的安全性细节。其中，第一次调用antMatchers() 指定了对“/spitters/me/**”路径的请求需要进行认证。第二次调用antMatchers()更为具体，说明对“/spittles”路径的HTTP POST请求必须要经过认证。最后对anyRequests()的调用中，说明其他所有的请求都是允许的，不需要认证和任何的权限。 

　　antMatchers()方法中设定的路径支持Ant风格的通配符。

未启用路径保护前可以对http://localhost:8080/com.li.Spittr/spitter/me/lyj123123直接进行访问，并显示用户个人信息，但是当启用了路径保护后，再次访问时就会跳转到默认的登录页面，如下所示：

 

我们所配置的安全性能够不仅仅限于认证 用户。例如，我们可以修改之前的configure()方法，要求用户不 仅需要认证，还要具备USER权限：

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

        http.authorizeRequests().antMatchers("/spitter/me/**").hasAuthority("USER")
                .antMatchers(HttpMethod.POST, "/spittles").authenticated().anyRequest().permitAll().and().formLogin()
                .and().httpBasic();
    }

修改UserDetails中的loadUserByUsername方法，当用户名是lyj123123为其添加用户权限USER，其余添加USER_N，具体代码如下所示：

    public org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails loadUserByUsername(String username)
            throws UsernameNotFoundException {
        // TODO Auto-generated method stub
        Spitter spitter = spitterRepositorys.findByUsername(username);
        if (spitter != null) {

            List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<GrantedAuthority>();
            if (spitter.getUsername().equals("lyj123123")) {
                authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("USER"));
            } else {
                authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("USER_N"));
            }
            return new User(spitter.getUsername(), spitter.getPassword(), authorities);
        }
        throw new UsernameNotFoundException("User '" + username + "' not found");
    }

　　所以当使用其他用户名进行登录时会报错因为缺少权限（用户名：zzc123123  密码：123123），如下所示：

　　我们可以将任意数量的antMatchers()、regexMatchers()和 anyRequest()连接起来，以满足Web应用安全规则的需要。但是， 我们需要知道，这些规则会按照给定的顺序发挥作用。所以，很重要 的一点就是将最为具体的请求路径放在前面，而最不具体的路径（如 anyRequest()）放在最后面。如果不这样做的话，那不具体的路 径配置将会覆盖掉更为具体的路径配置。

2.强制通道的安全性

　　使用HTTP提交数据是一件具有风险的事情。如果使用HTTP发送无关 紧要的信息，这可能不是什么大问题。但是如果你通过HTTP发送诸 如密码和信用卡号这样的敏感信息的话，那你就是在找麻烦了。通过 HTTP发送的数据没有经过加密，黑客就有机会拦截请求并且能够看 到他们想看的数据。这就是为什么敏感信息要通过HTTPS来加密发送 的原因。通过在URL中的HTTP后添加“s”我们就能很容易地实现页面的安全性，但是忘记添加“s”同样也是很容易出现的。

　　作为示例，可以参考Spittr应用的注册表单。尽管Spittr应用不需要信用卡号、社会保障号或其他特别敏感的信息，但用户有可能仍然希望信息是私密的。为了保证注册表单的数据通过HTTPS传送，我们可以在配置中添加requiresChannel()方法，如下所示：

@Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

        http.authorizeRequests().antMatchers("/spitter/me/**").hasAuthority("USER")
                .antMatchers(HttpMethod.POST, "/spittles").authenticated().anyRequest().permitAll().and()
                .requiresChannel().antMatchers("/spitter/register").requiresSecure().and().formLogin().and()
                .httpBasic();
    }

启用前后的对比

如何启用tomcat的https协议请参考：tomcat启用https协议

3.防止跨站请求伪造

　　我们可以回忆一下，当一个POST请求提交到“/spittles”上 时，SpittleController将会为用户创建一个新的Spittle对象。但是，如果这个POST请求来源于其他站点的话，会怎么样呢？如果在其他站点提交如下表单，这个POST请求会造成什么样的结果呢？

<sf:form method="POST" action="http://localhost:8080/com.li.Spittr/spittles" enctype="multipart/form-data"   modelAttribute="pubSpittle">
        <sf:input type="hidden" path="title" value="I'm stupid !"/>
        <sf:input type="hidden" path="message" value="I'm stupid !"/>
        <sf:input type="hidden" path="username" value="zzc123123"/>
        <sf:input type="hidden" path="spittlePictureString" value="zzc123123"/>
        <input type="submit" value="发布" />
</sf:form>

　　假设你禁不住获得和美女聊天的诱惑，点击了按钮——那么你将会提交表单到如下地址http://localhost:8080/com.li.Spittr/spittles。如果你已经登录到了 spittr，那么这就会广播一条消息，让每个人都知道你做了一件蠢事。这是跨站请求伪造（cross-site request forgery，CSRF）的一个简单样例。从Spring Security 3.2开始，默认就会启用CSRF防护。Spring Security通过一个同步token的方式来实现CSRF防护的功能。它将会拦截状态变化的请求（例如，非GET、HEAD、OPTIONS和 TRACE的请求）并检查CSRF token。如果请求中不包含CSRF token的话，或者token不能与服务器端的token相匹配，请求将会失败，并抛出CsrfException异常。 

　　这意味着在你的应用中，所有的表单必须在一个“_csrf”域中提交 token，而且这个token必须要与服务器端计算并存储的token一致，这 样的话当表单提交的时候，才能进行匹配。Spring Security已经简化了将token放到请求的属性中这一 任务。如果你使用Thymeleaf作为页面模板的话，只要<form>标签的 action属性添加了Thymeleaf命名空间前缀，那么就会自动生成一 个“_csrf”隐藏域：

如果使用JSP作为页面模板的话，如下代码所示：

更好的功能是，如果使用Spring的表单绑定标签的话，<sf:form>标 签会自动为我们添加隐藏的CSRF token标签。 

处理CSRF的另外一种方式就是根本不去处理它。我们可以在配置中 通过调用csrf().disable()禁用Spring Security的CSRF防护功能， 如下所示：

 

演示：

因为默认CSRF是启用的，所以跨站访问的时候会报错。

　　　　　　

当关闭CSRF防护后，再次点击发布时就会成功发送消息，如下图：

 

六、视图保护