SpringBoot实战:Spring Boot接入Security权限认证服务

引言

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的框架,提供了完善的认证机制和方法级的授权功能,是一个非常优秀的权限管理框架。其核心是一组过滤器链,不同的功能经由不同的过滤器。本文将通过一个案例将 Spring Security 整合到 SpringBoot中,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。

一、基本介绍

登录验证:

通过 JWT 为每个用户生成一个唯一且有期限的 Token,用户每次请求都会重新生成过期时间,在规定的时间内,用户未进行操作 Token 就会过期,当用户再次请求时则会再次执行登录流程,而 Token 的过期时间应根据实际的业务场景规定。

权限认证:

权限认证通过Spring Security框架来实现,在用户成功登录之后,当尝试访问系统资源时(即发起接口调用),服务端会根据用户所属的角色来判断其是否具备相应的访问权限。若用户未获得该资源的访问权限,则服务端应当返回明确的权限不足提示信息,以确保系统的安全性与用户体验。

通过如图来讲解我们的实现目标:登录验证权限认证
image

二、环境准备

创建 auth_user 系统用户表,并准备测试数据。

CREATE TABLE `auth_user`
(
`id`                      varchar(36NOT NULL,
`username`                varchar(100DEFAULT NULL,
`password`                varchar(100DEFAULT NULL,
`role`                    varchar(100DEFAULT NULL,
`account_non_expired`     int(11DEFAULT '0',
`account_non_locked`      int(11DEFAULT '0',
`credentials_non_expired` int(11DEFAULT '0',
`is_enabled`              int(11DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf32;
INSERT INTO auth_user (id, username, password, `role`, account_non_expired, account_non_locked,
credentials_non_expired, is_enabled)
VALUES ('1''user''15tT+y0b+lJq2HIKUjsvvg==''USER'1111),
('2''admin''15tT+y0b+lJq2HIKUjsvvg==''ADMIN'1111);

三、登录代码实现

1.为项目导入相关依赖

pom.xml 文件中到入依赖,除了 Security 之外 还引入了 AES JWT相关依赖

<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>
<!-- AES加密 -->
<dependency>
<groupId>org.apache.directory.studio</groupId>
<artifactId>org.apache.commons.codec</artifactId>
<version>1.8</version>
</dependency>
<!-- JWT -->
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
<version>0.9.0</version>
</dependency>
</dependencies>

创建项目所需实体类:

在工程中创建一个新的实体类AuthUser,该实体类需要实现Spring SecurityUserDetails接口,并特别地,需要重写getAuthorities()方法来从数据库中动态读取并设置用户的角色权限。此外,为了确保用户账户处于正常激活状态,isAccountNonExpired()isAccountNonLocked()isCredentialsNonExpired()isEnabled()这四个方法也必须被重写,并且应该基于数据库查询的结果或业务逻辑,无条件地返回true(假设在这个场景下,所有用户账户都被视为有效、未过期、未锁定且凭据未过期)。

这样的设计确保了AuthUser类能够准确地反映用户的安全状态和权限信息,同时允许Spring Security框架利用这些信息进行访问控制。通过从数据库动态加载权限信息,系统能够灵活地适应不同用户的权限需求,提升系统的安全性和灵活性。

public class AuthUser implements SerializableUserDetails {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String id;
private String username;
private String password;
private String role;
private Integer accountNonExpired;
private Integer accountNonLocked;
private Integer credentialsNonExpired;
private Integer isEnabled;
@Override
public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {
// 获取用户所有权限
String[] roles = role.split(",");
// 遍历 roles,取出每一个权限进行认证,添加到简单的授予认证类
List<SimpleGrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
for (String role : roles) {
authorities.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_" + role));
}
// 返回到已经被授予认证的权限集合, 这里面的角色所拥有的权限都已经被 spring security 所知道
return authorities;
}
@Override
public boolean isAccountNonExpired() {
return this.accountNonExpired != null && this.accountNonExpired == 1;
}
@Override
public boolean isAccountNonLocked() {
return this.accountNonLocked != null && this.accountNonLocked == 1;
}
@Override
public boolean isCredentialsNonExpired() {
return this.credentialsNonExpired != null && this.credentialsNonExpired == 1;
}
@Override
public boolean isEnabled() {
return this.isEnabled != null && this.isEnabled == 1;
}
// 略去其它 Get、Set 方法
}

创建 Service 服务

创建名为 AuthUserService 的接口,并实现 UserDetailsService 类,重写 loadUserByUsername() 方法( Security 认证登录调用的接口)。

public interface AuthUserService extends UserDetailsService {
}
@Service("authUserService")
public class AuthUserServiceImpl implements AuthUserService {
@Resource
private AuthUserDao authUserDao;
@Override
public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
AuthUser authUser = authUserDao.queryByName(username);
if (authUser == null) {
throw new IllegalArgumentException("User [" + username + "] doesn't exist.");
}
return authUser;
}
}

AutUserDao 是用来解读数据库信息的类, queryByName() 是通过 usernameauth_user 数据表进行精准查询。

Congtroller 层方法

创建两个接口分别供不同角色测试。

@RestController
@RequestMapping("api/resource")
public class ResourceController {
@GetMapping("user")
public String demo1() {
return "User demo.";
}
@GetMapping("admin")
public String demo2() {
return "Admin demo.";
}
}

四、工具类

AES加密

在前后端数据传输过程中明文密码传输存在相当大的隐患,可以采用加密的方式,对信息进行隐藏,话不多说上代码。

public class AESUtil {
private final static String ALGORITHM = "AES/CBC/NoPadding";
private final static String DEFAULT_IV = "1234567890123456";
private final static String DEFAULT_KEY = "1234567890123456";
public static String encrypt(String data) throws Exception {
return encrypt(data, DEFAULT_KEY, DEFAULT_IV);
}
public static String desEncrypt(String data) throws Exception {
return desEncrypt(data, DEFAULT_KEY, DEFAULT_IV);
}
public static String encrypt(String data, String key, String iv) throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
int blockSize = cipher.getBlockSize();
byte[] dataBytes = data.getBytes();
int length = dataBytes.length;
if (length % blockSize != 0) {
length = length + (blockSize - (length % blockSize));
}
byte[] plaintext = new byte[length];
System.arraycopy(dataBytes, 0, plaintext, 0, dataBytes.length);
SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "AES");
IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivSpec);
  byte[] encrypted = cipher.doFinal(plaintext);
return new Base64().encodeToString(encrypted);
}
public static String desEncrypt(String data, String key, String iv) throws Exception {
byte[] encrypted1 = new Base64().decode(data);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "AES");
IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivSpec);
byte[] bytes = cipher.doFinal(encrypted1);
return new String(bytes);
}
}

JWT生成

通过引入JWT(JSON Web Tokens),我们可以高效地管理用户的登录状态。JWT能够生成一串包含过期时间的Token值,该值以字符串形式存在。当Token达到其设定的过期时间时,尝试对其进行解析将会触发ExpiredJwtException异常。通过捕获这个ExpiredJwtException异常,我们能够有效地判断用户的登录状态是否已经过期。在上述描述中,createJWT()函数负责生成Token,而parseJWT()函数则负责解析Token。这样的机制既方便了Token的生成与管理,也简化了用户登录状态的验证过程。

public class TokenUtil {
/**
* 密钥
*/
public static final String JWT_KEY"ibudai";
/**
* 过期时间
*/
public static final Long JWT_TTL = TimeUnit.MINUTES.toMillis(5);
/**
* 生成 Token
*/
public static String createJWT(String data, Long ttlMillis) {
String uuid = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-""");
JwtBuilder builder = getJwtBuilder(data, ttlMillis, uuid);
return builder.compact();
}
/**
* 解析 Token
*/
public static Claims parseJWT(String token) {
SecretKey secretKey = generalKey();
return Jwts.parser()
.setSigningKey(secretKey)
.parseClaimsJws(token)
.getBody();
}
/**
* 生成加密后的秘钥
*/
private static SecretKey generalKey() {
byte[] encodedKey = Base64.getDecoder().decode(JWT_KEY);
return new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length"AES");
}
private static JwtBuilder getJwtBuilder(String subject, Long ttlMillis, String uuid) {
SignatureAlgorithm algorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
SecretKey secretKey = generalKey();
long nowMillis = System.currentTimeMillis();
Date now = new Date(nowMillis);
if (ttlMillis == null) {
ttlMillis = JWT_TTL;
}
long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
Date expDate = new Date(expMillis);
return Jwts.builder()
.setId(uuid)
// 计算内容
.setSubject(subject)
// 签发者
.setIssuer("budai")
// 签发时间
.setIssuedAt(now)
// 加密算法签名
.signWith(algorithm, secretKey)
.setExpiration(expDate);
}
}

五、权限配置

接下来正式配置 Security 权限模块。
新建SecurityConfig类,并使其继承自WebSecurityConfigurerAdapter,随后在该类中重写configure(AuthenticationManagerBuilder auth)方法。在这个方法内部,我们将利用AuthUserService(即之前创建的用于从数据库中读取用户角色数据的类)来配置用户认证信息。这样的配置确保了Spring Security能够基于数据库中存储的用户和角色信息来执行身份验证。

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
@Autowired
private AuthUserService authUserService;
@Override
protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
// 动态读取数据库信息
auth.userDetailsService(authUserService)
// 自定义 AES 方式加密
.passwordEncoder(new AESEncoder());
}
}

配置好上述代码,首先来手动配置两个角色 budia , admian 以及相应的角色权限和密码。

@Override
protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
// 手动配置
auth.inMemoryAuthentication()
.withUser("budai").password("123456").roles("USER")
.and()
.withUser("admin").password("123456").roles("ADMIN""USER")
.and()
// 自定义账号信息解析方式
.passwordEncoder(new AESEncoder());
}

自定义加密

Security 中默认提供了强哈希加密方式 BCryptPasswordEncoder,但也可根据实际需求自定义加密逻辑,这通过实现 PasswordEncoder 接口并重写其方法来完成。在自定义的 PasswordEncoder 实现中,matches 方法的 charSequence 参数实际上是用户登录时传入的密码(明文),该密码在验证前可能已经过解密处理(如果前端使用了AES等加密方式)。而 matches 方法的另一个参数 s(或根据具体实现可能命名为其他变量),则是从数据库中读取的、已经加密存储的用户密码值。由于前端工程中实施了AES数据加密,因此在服务器端进行密码验证之前,需要先对接收到的加密密码进行解密操作。

public class AESEncoder implements PasswordEncoder {
@Override
public String encode(CharSequence charSequence) {
String str = charSequence.toString();
try {
String plain;
if (!Objects.equals(str, "userNotFoundPassword")) {
plain = AESUtil.desEncrypt(str);
else {
plain = str;
}
return AESUtil.encrypt(plain);
catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
@Override
public boolean matches(CharSequence charSequence, String s) {
try {
String plain = AESUtil.desEncrypt(charSequence.toString());
String result = AESUtil.encrypt(plain);
return Objects.equals(result, s);
catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}

权限分配

完成用户角色的创建之后,接下来的步骤是为不同的角色分配相应的资源权限。这通常在SecurityConfig类中通过重写configure(HttpSecurity http)方法来实现。在该方法中,可以配置哪些接口(如freeAPIuserAPIadminAPI)可以被特定用户角色访问。这些接口的配置信息可以存储在yml文件中,并通过Spring的注解机制动态获取。

当未认证用户尝试访问受保护的资源时,Spring Security会自动将请求重定向到登录页面,但在这里,我们通过formLogin().loginProcessingUrl("/api/auth/verify")指定了一个自定义的登录接口地址/api/auth/verify,以支持通过API请求方式进行用户认证。用户提交登录请求后,AuthUserService中的loadUserByUsername()方法将被调用,以验证用户的用户名和密码,并确定其角色。

对于认证成功、认证失败以及无权限访问的情况,我们采用了匿名函数(或Lambda表达式,具体取决于实现方式)来处理这些事件的逻辑。这些处理逻辑可能包括重定向到特定页面、返回错误信息或执行其他自定义操作。

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
/**
* 免认证资源
*/
@Value("${auth.api.free}")
private String freeAPI;
/**
* 普通用户资源
*/
@Value("${auth.api.user}")
private String userAPI;
/**
* 超级用户资源
*/
@Value("${auth.api.admin}")
private String adminAPI;
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
String[] freeResource = freeAPI.trim().split(",");
String[] userResource = userAPI.trim().split(",");
String[] adminResource = adminAPI.trim().split(",");
http.authorizeRequests()
// 设置免认证资源
.antMatchers(freeResource).permitAll()
// 为不同权限分配不同资源
.antMatchers(userResource).hasRole("USER")
.antMatchers(adminResource).hasRole("ADMIN")
// 默认无定义资源都需认证
.anyRequest().authenticated()
// 自定义认证访问资源
.and().formLogin().loginProcessingUrl("/api/auth/verify")
// 认证成功逻辑
.successHandler(this::successHandle)
// 认证失败逻辑
.failureHandler(this::failureHandle)
// 未认证访问受限资源逻辑
.and().exceptionHandling().authenticationEntryPoint(this::unAuthHandle)
.and().httpBasic()
// 允许跨域
.and().cors()
// 关闭跨站攻击
.and().csrf().disable();
}
}

六、逻辑处理

成功处理

用户成功通过认证后,系统会执行两个关键步骤来管理登录状态和权限控制。首先,会生成一个JWT(JSON Web Token)Token值,该Token用于后续请求的登录状态管理。JWT是基于登录用户的用户名、密码(通常是密码的哈希值,而非明文)及角色信息序列化后的JSON数据计算得出的,确保了数据的安全性和可验证性。其次,用户的角色信息会被封装成一个Authentication认证码,该认证码是username:password(注意:这里的password部分应替换为更安全的信息,如用户ID或角色的哈希值,因为直接包含密码是不安全的)经过Base64编码后的值,用于后续的权限过滤。

这两个认证信息——JWT TokenAuthentication认证码——都会通过HTTP响应的请求头返回给前端。前端接收到这些信息后,会将其存储起来,并在后续发出的所有请求中,在请求头中携带这两个参数。后端则通过配置过滤器与Spring Security框架,实现对这些请求头的解析,从而验证用户的登录状态和访问权限,完成登录状态的管理与权限访问控制。

失败处理

用户未通过 Security 认证时,需要通过验证码状态等信息来响应给前端, 在这里我们通过新建的返回类​ 来返回结果给前端。

private void failureHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException exception) throws IOException {
String msg;
if (exception instanceof LockedException) {
msg = "Account has been locked, please contact the administrator.";
else if (exception instanceof BadCredentialsException) {
msg = "Account credential error, please recheck.";
else {
msg = "Account doesn't exist, please recheck.";
}
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.setStatus(203);
ResultData<Object> result = new ResultData<>(203, msg, null);
response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString(result));
}

无权拦截

在用户没有经过 权限认证的情况下访问资源,则需要进行拦截并返回响应的状态信息。

private void unAuthHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException exception) throws IOException {
String msg = "Please login and try again.";
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.setStatus(203);
ResultData<Object> result = new ResultData<>(203, msg, null);
response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString(result));
}

七、Filter配置

Bean注入

@Configuration
public class FilterConfig {
/**
* 设置放行资源
*
* 例:/api/auth/verify
*/
@Value("${auth.api.verify}")
private String verifyAPI;
@Bean
public FilterRegistrationBean<AuthFilter> orderFilter1() {
FilterRegistrationBean<AuthFilter> filter = new FilterRegistrationBean<>();
filter.setName("auth-filter");
// Set effect url
filter.setUrlPatterns(Collections.singleton("/**"));
// Set ignore url, when multiply the value spilt with ","
filter.addInitParameter("excludedUris", verifyAPI);
filter.setOrder(-1);
filter.setFilter(new AuthFilter());
return filter;
}
}

拦截逻辑

我们新建一个名为AuthFilter的自定义过滤器类并实现Filter接口时,我们需要重点关注doFilter()方法的实现。如之前所述,一旦用户通过登录认证成功,系统会将JWT TokenAuthentication认证信息写入HTTP响应的请求头中,并返回给前端。之后,前端在发起任何需要认证或权限验证的请求时,都应在请求头中包含这两个参数。

在请求到达后端时,首先会触发Spring Security的认证流程。Spring Security会使用请求头中的Authentication认证信息(尽管通常不直接使用username:password格式的Base64编码,而是可能使用更安全的认证令牌,如预共享密钥生成的Token或基于HTTP头部的认证方式)进行初步的身份验证。这一部分是Spring Security内部自动处理的,我们无需直接操作。

一旦通过Spring Security的身份验证,请求将继续流向我们配置的AuthFilter。在AuthFilterdoFilter()方法中,我们需要编写逻辑来解析请求头中的JWT Token。这个Token包含了用户的会话信息,如用户名、角色以及Token的签发和过期时间等。我们将验证这个Token是否有效(比如检查它是否未过期),如果Token已过期,我们需要构造一个包含相应错误信息的响应,并通过HTTP状态码(如401 Unauthorized)返回给前端。前端接收到这个响应后,可以根据需要重定向用户到登录页面。

public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;
int status;
String msg;
String token = req.getHeader("Token");
if (StringUtils.isNotBlank(token)) {
boolean isExpired = false;
try {
TokenUtil.parseJWT(token);
catch (ExpiredJwtException e) {
isExpired = true;
}
if (!isExpired) {
filterChain.doFilter(req, servletResponse);
return;
else {
status = 203;
msg = "Login expired.";
}
else {
status = 203;
msg = "Please login and try again.";
}
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.setStatus(status);
ResultData<Object> result = new ResultData<>(status, msg, null);
response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString(result));
}

八、跨域处理

在工程中新建 CorsConfig 类实现 WebMvcConfigurer 接口并重写 addCorsMappings() 方法配置跨域信息

@Configuration
public class CorsConfig implements WebMvcConfigurer {

/**
* 设置跨域访问地址,逗号分隔
*
* 例:http://localhost:8080,http://127.0.0.1:8080
*/
@Value("${auth.host.cors}")
private String hosts;
@Override
public void addCorsMappings(CorsRegistry registry) {
String[] crosHost = hosts.trim().split(",");
// 设置允许跨域的路径
registry.addMapping("/**")
// 设置允许跨域请求的域名
.allowedOriginPatterns(crosHost)
// 是否允许cookie
.allowCredentials(true)
// 设置允许的请求方式
.allowedMethods("GET""POST""DELETE""PUT")
// 设置允许的header属性
.allowedHeaders("*")
// 跨域允许时间
.maxAge(TimeUnit.SECONDS.toMillis(5));
}
}

本文作者:二价亚铁

本文链接:https://www.cnblogs.com/xw-01/p/18319216

版权声明:本作品采用知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 2.5 中国大陆许可协议进行许可。

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