【SpringBoot学习】8、SpringBoot整合Spring Security

前言#

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。提供了完善的认证机制和方法级的授权功能。是一款非常优秀的权限管理框架。它的核心是一组过滤器链，不同的功能经由不同的过滤器。这篇文章就是想通过一个小案例将Spring Security整合到SpringBoot中去。要实现的功能就是在认证服务器上登录，然后获取Token，再访问资源服务器中的资源。

基本概念#

先说一下SpringSecurity是干什么的，SpringSecurity主要作用有2方面：认证、授权。

  • 认证：Authentication， 用户认证就是判断一个用户的身份是否合法的过程，用户去访问系统资源时系统要求验证用户的身份信息，身份合法方可继续访问，不合法则拒绝访问。常见的用户身份认证方式有：用户名密码登录，二维码登录，手机短信登录，指纹认证等方式。
  • 授权： Authorize，授权是用户认证通过根据用户的权限来控制用户访问资源的过程，拥有资源的访问权限则正常访问，没有权限则拒绝访问

权限管理涉及到几个概念：

  • 主体（用户id、账号、密码、...）
  • 资源（资源id、资源名称、访问地址、...）
  • 权限（权限id、权限标识、权限名称、资源id、...）
  • 角色（角色id、角色名称、...）

业界通常基于RBAC实现授权。

  • 单点登录#

    ​ 什么叫做单点登录呢。就是在一个多应用系统中，只要在其中一个系统上登录之后，不需要在其它系统上登录也可以访问其内容。举个例子，京东那么复杂的系统肯定不会是单体结构，必然是微服务架构，比如订单功能是一个系统，交易是一个系统…那么我在下订单的时候登录了，付钱难道还需要再登录一次吗，如果是这样，用户体验也太差了吧。实现的流程就是我在下单的时候系统发现我没登录就让我登录，登录完了之后系统返回给我一个Token，就类似于身份证的东西；然后我想去付钱的时候就把Token再传到交易系统中，然后交易系统验证一下Token就知道是谁了，就不需要再让我登录一次。

  • JWT#

    上面提到的Token就是JWT(JSON Web Token)，是一种用于通信双方之间传递安全信息的简洁的、URL安全的表述性声明规范。一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部、载荷与签名。为了能够直观的看到JWT的结构，我画了一张思维导图：

最终生成的JWT令牌就是下面这样，有三部分，用 . 分隔。

base64UrlEncode(JWT 头)+“.”+base64UrlEncode(载荷)+“.”+HMACSHA256(base64UrlEncode(JWT 头) + “.” + base64UrlEncode(有效载荷),密钥)

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

  • RSA#

从上面的例子中可以看出，JWT在加密解密的时候都用到了同一个密钥 “ robod666 ”，这将会带来一个弊端，如果被黑客知道了密钥的内容，那么他就可以去伪造Token了。所以为了安全，我们可以使用非对称加密算法RSA。

项目集成#

1. 引入Jar包#

比较简单，引入web包和security包就行

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.projectlombok</groupId>
    <artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>

2. 启动测试#

  • 引入jar包后就可以启动了，启动时会生成随机密码：
  • 访问项目就会跳转到登陆页面，默认账号：user
  • SpringSecurity自带注销地址：/logout，访问这个地址会弹出注销页

3、用户登录#

在实现用户登录的功能之前，先说一下登录的相关内容。关于登录流程我在网上看了篇文章感觉挺好的，贴出来给小伙伴们看看：

https://www.jianshu.com/p/a65f883de0c1

首先会进入UsernamePasswordAuthenticationFilter并且设置权限为null和是否授权为false，然后进入ProviderManager查找支持UsernamepasswordAuthenticationToken的provider并且调用provider.authenticate(authentication);*再然后就是UserDetailsService接口的实现类（也就是自己真正具体的业务了），这时候都检查过了后，就会回调*UsernamePasswordAuthenticationFilter并且设置权限（具体业务所查出的权限）和设置授权为true（因为这时候确实所有关卡都检查过了）。

在上面这段话中，提到了一个UsernamePasswordAuthenticationFilter，我们一开始进入的就是这个过滤器的attemptAuthentication()*方法，但是这个方法是从form表单中获取用户名密码，和我们的需求不符，所以我们需要重写这个方法。然后经过一系列的周转，进入到了*UserDetailsService.loadUserByUsername()*方法中，所以我们为了实现自己的业务逻辑，需要去实现这个方法。这个方法返回的是一个*UserDetails接口对象，如果想返回自定义的对象，可以去实现这个接口。最终用户验证成功之后，调用的是UsernamePasswordAuthenticationFilter的父类AbstractAuthenticationProcessingFilter.successfulAuthentication()方法，我们也需要去重写这个方法去实现我们自己的需求。

@Data
public class SysUser implements UserDetails {
 
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
    private Integer status;
    private List<SysRole> roles = new ArrayList<>();	//SysRole封装了角色信息，和登录无关，我放在后面讲
 
	//这里还有几个UserDetails中的方法，我就不贴代码了
 
}

我们自定义了一个SysUser类去实现UserDetails接口，然后添加了几个自定义的字段☝

public interface UserService extends UserDetailsService {
}
//-----------------------------------------------------------
@Service("userService")
public class UserServiceImpl implements UserService {
	…………
    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        SysUser sysUser = userMapper.findByUsername(username);
        return sysUser;
    }
}

在☝这段代码中，我们先定义了一个接口UserService去继承UserDetailsService，然后用UserServiceImpl实现了UserService，就相当于UserServiceImpl实现了UserDetailsService，这样我们就可以去实现loadUserByUsername()方法，内容很简单，就是用用户名去数据库中查出对应的SysUser，然后具体的验证流程就可以交给其它的过滤器去实现了，我们就不用管了

前面提到了需要去重写attemptAuthentication()和successfulAuthentication()方法，那就自定义一个过滤器去继承UsernamePasswordAuthenticationFilter然后重写这两个方法吧👇

public class JwtLoginFilter extends UsernamePasswordAuthenticationFilter {
 
    private AuthenticationManager authenticationManager;
    private RsaKeyProperties rsaKeyProperties;
 
    public JwtLoginFilter(AuthenticationManager authenticationManager, RsaKeyProperties rsaKeyProperties) {
        this.authenticationManager = authenticationManager;
        this.rsaKeyProperties = rsaKeyProperties;
    }
 
    //这个方法是用来去尝试验证用户的
    @Override
    public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws AuthenticationException {
        try {
            SysUser user = JSONObject.parseObject(request.getInputStream(),SysUser.class);
            return authenticationManager.authenticate(
                    new UsernamePasswordAuthenticationToken(
                           user.getUsername(),
                           user.getPassword())
            );
        } catch (Exception e) {
            try {
                response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
                response.setStatus(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED);
                PrintWriter out = response.getWriter();
                Map<String, Object> map = new HashMap<>();
                map.put("code", HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED);
                map.put("message", "账号或密码错误！");
                out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(map));
                out.flush();
                out.close();
            } catch (Exception e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
 
    //成功之后执行的方法
    @Override
    public void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain, Authentication authResult) throws IOException, ServletException {
        SysUser sysUser = new SysUser();
        sysUser.setUsername(authResult.getName());
        sysUser.setRoles((List<SysRole>) authResult.getAuthorities());
        String token = JwtUtils.generateTokenExpireInMinutes(sysUser,rsaKeyProperties.getPrivateKey(),24*60);
        response.addHeader("Authorization", "RobodToken " + token);	//将Token信息返回给用户
        try {
            //登录成功时，返回json格式进行提示
            response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
            response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
            PrintWriter out = response.getWriter();
            Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(4);
            map.put("code", HttpServletResponse.SC_OK);
            map.put("message", "登陆成功！");
            out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(map));
            out.flush();
            out.close();
        } catch (Exception e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
    }
}

现在重点来了，Spring Security怎么知道我们要去调用自己的UserService和自定义的过滤器呢？所以我们需要配置一下，这也是使用Spring Security的一个核心——>配置类👇

@Configuration
@EnableWebSecurity      //这个注解的意思是这个类是Spring Security的配置类
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
	…………
    @Bean
    public BCryptPasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
 
    //认证用户的来源
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userService).passwordEncoder(passwordEncoder());
    }
 
    //配置SpringSecurity相关信息
    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf().disable()  //关闭csrf
                .addFilter(new JwtLoginFilter(super.authenticationManager(),rsaKeyProperties))
                .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);    //禁用session
    }
 
}

在配置类中，配置了认证用户的来源和添加了自定义的过滤器。这样就可以实现登录的功能了.

可以看到，现在已经成功登录了，但是这个/login是从哪儿来的呢，这个是Spring Security自己提供的，用户名的键必须是”username“，密码的键必须是 ”password“，提交方式必须是POST。

总结一下，实现登录的功能需要做哪些操作：

  • 认证用户实现UserDetails接口
  • 用户来源的Service实现UserDetailsService接口，实现loadUserByUsername()方法，从数据库中获取数据
  • 实现自己的过滤器继承UsernamePasswordAuthenticationFilter，重写attemptAuthentication()和successfulAuthentication()方法实现自己的逻辑
  • Spring Security的配置类继承自WebSecurityConfigurerAdapter，重写里面的两个config()方法
  • 如果使用RSA非对称加密，就准备好RSA的配置类，然后在启动类中加入注解将其加入IOC容器中

4、资源服务器权限校验#

SysRole上一节中用到了但是没有详细说明。这个类是用来封装角色信息的，做鉴权的时候用的，实现了GrantedAuthority接口：

@Data
public class SysRole implements GrantedAuthority {
 
    private Integer id;
    private String roleName;
    private String roleDesc;
 
    /**
     * 如果授予的权限可以当作一个String的话，就可以返回一个String
     * @return
     */
    @JsonIgnore
    @Override
    public String getAuthority() {
        return roleName;
    }
 
}

里面实现了getAuthority方法，直接返回roleName即可。roleName是角色名。

客户端将Token传到资源服务器中，服务器需要对Token进行校验并取出其中的载荷信息。所以我们可以自定义一个过滤器继承自BasicAuthenticationFilter，然后重写doFilterInternal()方法，实现自己的逻辑。

public class JwtVerifyFilter extends BasicAuthenticationFilter {
	…………
    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        String header = request.getHeader("Authorization");
        //没有登录
        if (header == null || !header.startsWith("RobodToken ")) {
            chain.doFilter(request, response);
            response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
            response.setStatus(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN);
            PrintWriter out = response.getWriter();
            Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(4);
            map.put("code", HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN);
            map.put("message", "请登录！");
            out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(map));
            out.flush();
            out.close();
            return;
        }
        //登录之后从token中获取用户信息
        String token = header.replace("RobodToken ","");
        SysUser sysUser = JwtUtils.getInfoFromToken(token, rsaKeyProperties.getPublicKey(), SysUser.class).getUserInfo();
        if (sysUser != null) {
            Authentication authResult = new UsernamePasswordAuthenticationToken
                    (sysUser.getUsername(),null,sysUser.getAuthorities());
            SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authResult);
            chain.doFilter(request, response);
        }
    }
}

在这段代码中，先是从请求头中获取"Authorization"的值，如果值未null或者不是以我们规定的 “RobodToken ” 开头就说明不是我们设置的Token，就是没登录，提示用户登录。有Token的话就调用JwtUtils.getInfoFromToken()去验证并获取载荷的内容。验证通过的话就在Authentication的构造方法中把角色信息传进去，然后交给其它过滤器去执行即可。

私钥应该只保存在认证服务器中，所以资源服务器中只要存公钥就可以了。

…………
rsa:
  key:
    pubKeyPath: C:\Users\robod\Desktop\auth_key\id_key_rsa.pub
1234
@Data
@ConfigurationProperties("rsa.key")     //指定配置文件的key
public class RsaKeyProperties {
 
    private String pubKeyPath;
 
    private PublicKey publicKey;
 
    @PostConstruct
    public void createKey() throws Exception {
        this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath);
    }
}

接下来就是Spring Security核心的配置文件了👇

@Configuration
@EnableWebSecurity
@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true)  //开启权限控制的注解支持,securedEnabled表示SpringSecurity内部的权限控制注解开关
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
	…………
    //配置SpringSecurity相关信息
    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf().disable()  //关闭csrf
                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/**").hasAnyRole("USER") //角色信息
                .anyRequest()   //其它资源
                .authenticated()    //表示其它资源认证通过后
                .and()
                .addFilter(new JwtVerifyFilter(super.authenticationManager(),rsaKeyProperties))
                .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);    //禁用session
    }
 
}

这里面有个注解 @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true)，这个注解的意思是开启权限控制的注解支持。然后添加了自定义的Token解析过滤器。最后在需要进行权限控制的方法上添加注解即可👇

@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {
 
    @Secured("ROLE_PRODUCT")
    @RequestMapping("/findAll")
    public String findAll() {
        return "产品列表查询成功";
    }
 
}

好了，这样findAll方法就需要有"ROLE_PRODUCT"权限才能访问。我们来测试一下：

登录成功之后，响应头中有服务器返回的Token信息，把它复制下来，然后添加到我们请求的请求头中。

可以看到，现在已经成功访问到资源了。再来换个没有权限的用户登录测试一下：

请求被拒绝了，说明权限控制功能是没有问题的。总结一下步骤：

  • 封装权限信息的类实现GrantedAuthority接口，并实现里面的getAuthority()方法
  • 实现自己的Token校验过滤器继承自BasicAuthenticationFilter，并重写doFilterInternal()方法，实现自己的业务逻辑
  • 编写Spring Security的配置类继承WebSecurityConfigurerAdapter，重写configure()方法添加自定义的过滤器，并添加@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true)注解开启注解权限控制的功能
  • 如果使用RSA非对称加密，就准备好RSA的配置类，然后在启动类中加入注解将其加入IOC容器中，注意这里不要只要配置公钥即可

作者：mountainstudy

出处：https://www.cnblogs.com/mountainstudy/p/17605039.html

版权：本作品采用「署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际」许可协议进行许可。

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