标签：eve 动手 注销 miss 级别 区分 回顾 子类 还需要
引言： 本文系《认证鉴权与API权限控制在微服务架构中的设计与实现》系列的完结篇，前面三篇已经将认证鉴权与API权限控制的流程和主要细节讲解完。本文比较长，对这个系列进行收尾，主要内容包括对授权和鉴权流程之外的endpoint以及Spring Security过滤器部分踩坑的经历。欢迎阅读本系列文章。
首先还是照例对前文进行回顾。在第一篇 认证鉴权与API权限控制在微服务架构中的设计与实现（一）介绍了该项目的背景以及技术调研与最后选型。第二篇认证鉴权与API权限控制在微服务架构中的设计与实现（二）画出了简要的登录和校验的流程图，并重点讲解了用户身份的认证与token发放的具体实现。第三篇认证鉴权与API权限控制在微服务架构中的设计与实现（三）先介绍了资源服务器配置，以及其中涉及的配置类，后面重点讲解了token以及API级别的鉴权。
本文将会讲解剩余的两个内置端点：注销和刷新token。注销token端点的处理与Spring Security默认提供的有些’/logout’有些区别，不仅清空SpringSecurityContextHolder中的信息，还要增加对存储token的清空。另一个刷新token端点其实和之前的请求授权是一样的API，只是参数中的grant_type不一样。
除了以上两个内置端点，后面将会重点讲下几种Spring Security过滤器。API级别的操作权限校验本来设想是通过Spring Security的过滤器实现，特地把这边学习了一遍，踩了一遍坑。
最后是本系列的总结，并对于存在的不足和后续工作进行论述。
在第一篇中提到了Auth系统内置的注销端点 /logout，如果还记得第三篇资源服务器的配置，下面的关于/logout配置一定不陌生。
1 //... 2 .and().logout() 3 .logoutUrl("/logout") 4 .clearAuthentication(true) 5 .logoutSuccessHandler(new HttpStatusReturningLogoutSuccessHandler()) 6 .addLogoutHandler(customLogoutHandler());
上面配置的主要作用是：
当然在LogoutConfigurer中还有更多的设置选项，笔者此处列出项目所需要的配置项。这些配置项围绕着LogoutFilter过滤器。顺带讲一下Spring Security的过滤器。其使用了springSecurityFillterChian作为了安全过滤的入口，各种过滤器按顺序具体如下：
各种过滤器简单标注了作用，在下一节重点讲其中的几个过滤器。注销过滤器排在靠前的位置，我们一起看下LogoutFilter的UML类图。
类图和我们之前配置时的思路是一致的，HttpSecurity创建了LogoutConfigurer，我们在这边配置了LogoutConfigurer的一些属性。同时LogoutConfigurer根据这些属性创建了LogoutFilter。
LogoutConfigurer的配置，第一和第二点就不用再详细解释了，一个是设置端点，另一个是清空认证信息。
对于第三点，配置注销成功的处理方式。由于项目是前后端分离，客户端只需要知道执行成功该API接口的状态，并不用返回具体的页面或者继续向下传递请求。因此，这边配置了默认的HttpStatusReturningLogoutSuccessHandler，成功直接返回状态码200。
对于第四点配置，自定义注销处理的方法。这边需要借助TokenStore，对token进行操作。TokenStore在之前文章的配置中已经讲过，使用的是JdbcTokenStore。首先校验请求的合法性，如果合法则对其进行操作，先后移除refreshToken和existingAccessToken。
1 public class CustomLogoutHandler implements LogoutHandler { 2 //... 3 @Override 4 public void logout(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Authentication authentication) { 5 //确定注入了tokenStore 6 Assert.notNull(tokenStore, "tokenStore must be set"); 7 //获取头部的认证信息 8 String token = request.getHeader("Authorization"); 9 Assert.hasText(token, "token must be set"); 10 //校验token是否符合JwtBearer格式 11 if (isJwtBearerToken(token)) { 12 token = token.substring(6); 13 OAuth2AccessToken existingAccessToken = tokenStore.readAccessToken(token); 14 OAuth2RefreshToken refreshToken; 15 if (existingAccessToken != null) { 16 if (existingAccessToken.getRefreshToken() != null) { 17 LOGGER.info("remove refreshToken!", existingAccessToken.getRefreshToken()); 18 refreshToken = existingAccessToken.getRefreshToken(); 19 tokenStore.removeRefreshToken(refreshToken); 20 } 21 LOGGER.info("remove existingAccessToken!", existingAccessToken); 22 tokenStore.removeAccessToken(existingAccessToken); 23 } 24 return; 25 } else { 26 throw new BadClientCredentialsException(); 27 } 28 } 29 //... 30 }
执行如下请求：
method: get url: http://localhost:9000/logout header: { Authorization: Basic ZnJvbnRlbmQ6ZnJvbnRlbmQ= }
注销成功则会返回200，将token和SecurityContextHolder进行清空。
在第一篇就已经讲过，由于token的时效一般不会很长，而refresh token一般周期会很长，为了不影响用户的体验，可以使用refresh token去动态的刷新token。刷新token主要与RefreshTokenGranter有关，CompositeTokenGranter管理一个List列表，每一种grantType对应一个具体的真正授权者，refresh_ token对应的granter就是RefreshTokenGranter，而granter内部则是通过grantType来区分是否是各自的授权类型。执行如下请求：
method: post url: http://localhost:12000/oauth/token?grant_type=refresh_token&refresh_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJYLUtFRVRTLVVzZXJJZCI6ImQ2NDQ4YzI0LTNjNGMtNGI4MC04MzcyLWMyZDYxODY4ZjhjNiIsInVzZXJfbmFtZSI6ImtlZXRzIiwic2NvcGUiOlsiYWxsIl0sImF0aSI6ImJhZDcyYjE5LWQ5ZjMtNDkwMi1hZmZhLTA0MzBlN2RiNzllZCIsImV4cCI6MTUxMDk5NjU1NiwianRpIjoiYWE0MWY1MjctODE3YS00N2UyLWFhOTgtZjNlMDZmNmY0NTZlIiwiY2xpZW50X2lkIjoiZnJvbnRlbmQifQ.mICT1-lxOAqOU9M-Ud7wZBb4tTux6OQWouQJ2nn1DeE header: { Authorization: Basic ZnJvbnRlbmQ6ZnJvbnRlbmQ= }
在refresh_ token正确的情况下，其返回的response和/oauth/token得到正常的响应是一样的。具体的代码可以参阅第二篇的讲解。
Spring Security过滤器在上一节我们介绍了内置的两个端点的实现细节，还提到了HttpSecurity过滤器，因为注销端点的实现就是通过过滤器的作用。核心的过滤器主要有：
这一节将重点介绍其中的UsernamePasswordAuthenticationFilter和FilterSecurityInterceptor。
UsernamePasswordAuthenticationFilter笔者在刚开始看关于过滤器的文章，对于UsernamePasswordAuthenticationFilter有不少的文章介绍。如果只是引入Spring-Security，必然会与/login端点熟悉。SpringSecurity强制要求我们的表单登录页面必须是以POST方式向/login URL提交请求，而且要求用户名和密码的参数名必须是username和password。如果不符合，则不能正常工作。原因在于，当我们调用了HttpSecurity对象的formLogin方法时，其最终会给我们注册一个过滤器UsernamePasswordAuthenticationFilter。看一下该过滤器的源码。
1 public class UsernamePasswordAuthenticationFilter extends 2 AbstractAuthenticationProcessingFilter { 3 //用户名、密码 4 public static final String SPRING_SECURITY_FORM_USERNAME_KEY = "username"; 5 public static final String SPRING_SECURITY_FORM_PASSWORD_KEY = "password"; 6 private String usernameParameter = SPRING_SECURITY_FORM_USERNAME_KEY; 7 private String passwordParameter = SPRING_SECURITY_FORM_PASSWORD_KEY; 8 private boolean postOnly = true; 9 //post请求/login 10 public UsernamePasswordAuthenticationFilter() { 11 super(new AntPathRequestMatcher("/login", "POST")); 12 } 13 //实现抽象类AbstractAuthenticationProcessingFilter的抽象方法，尝试验证 14 public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, 15 HttpServletResponse response) throws AuthenticationException { 16 if (postOnly && !request.getMethod().equals("POST")) { 17 throw new AuthenticationServiceException( 18 "Authentication method not supported: " + request.getMethod()); 19 } 20 String username = obtainUsername(request); 21 String password = obtainPassword(request); 22 23 //··· 24 username = username.trim(); 25 UsernamePasswordAuthenticationToken authRequest = new UsernamePasswordAuthenticationToken( 26 username, password); 27 //··· 28 return this.getAuthenticationManager().authenticate(authRequest); 29 } 30 }
1 public abstract class AbstractAuthenticationProcessingFilter extends GenericFilterBean 2 implements ApplicationEventPublisherAware, MessageSourceAware { 3 //... 4 5 //调用requiresAuthentication，判断请求是否需要authentication，如果需要则调用attemptAuthentication 6 //有三种结果可能返回： 7 //1.Authentication对象 8 //2. AuthenticationException 9 //3. Authentication对象为空 10 public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) 11 throws IOException, ServletException { 12 HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req; 13 HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res; 14 //不需要校验，继续传递 15 if (!requiresAuthentication(request, response)) { 16 chain.doFilter(request, response); 17 return; 18 } 19 Authentication authResult; 20 try { 21 authResult = attemptAuthentication(request, response); 22 if (authResult == null) { 23 // return immediately as subclass has indicated that it hasn‘t completed authentication 24 return; 25 } 26 sessionStrategy.onAuthentication(authResult, request, response); 27 } 28 //... 29 catch (AuthenticationException failed) { 30 // Authentication failed 31 unsuccessfulAuthentication(request, response, failed); 32 return; 33 } 34 // Authentication success 35 if (continueChainBeforeSuccessfulAuthentication) { 36 chain.doFilter(request, response); 37 } 38 successfulAuthentication(request, response, chain, authResult); 39 } 40 //实际执行的authentication，继承类必须实现该抽象方法 41 public abstract Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, 42 HttpServletResponse response) throws AuthenticationException, IOException, 43 ServletException; 44 //成功authentication的默认行为 45 protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, 46 HttpServletResponse response, FilterChain chain, Authentication authResult) 47 throws IOException, ServletException { 48 //... 49 } 50 //失败authentication的默认行为 51 protected void unsuccessfulAuthentication(HttpServletRequest request, 52 HttpServletResponse response, AuthenticationException failed) 53 throws IOException, ServletException { 54 //... 55 } 56 ... 57 //设置AuthenticationManager 58 public void setAuthenticationManager(AuthenticationManager authenticationManager) { 59 this.authenticationManager = authenticationManager; 60 } 61 ... 62 }
UsernamePasswordAuthenticationFilter因为继承了AbstractAuthenticationProcessingFilter才拥有过滤器的功能。AbstractAuthenticationProcessingFilter要求设置一个authenticationManager，authenticationManager的实现类将实际处理请求的认证。AbstractAuthenticationProcessingFilter将拦截符合过滤规则的request，并试图执行认证。子类必须实现 attemptAuthentication 方法，这个方法执行具体的认证。
认证之后的处理和上注销的差不多。如果认证成功，将会把返回的Authentication对象存放在SecurityContext，并调用SuccessHandler，也可以设置指定的URL和指定自定义的处SuccessHandler。如果认证失败，默认会返回401代码给客户端，也可以设置URL，指定自定义的处理FailureHandler。
基于UsernamePasswordAuthenticationFilter自定义的AuthenticationFilte还是挺多案例的，这边推荐一篇博文Spring Security(五)–动手实现一个IP_Login，写得比较详细。
FilterSecurityInterceptorFilterSecurityInterceptor是filterchain中比较复杂，也是比较核心的过滤器，主要负责web应用安全授权的工作。首先看下对于自定义的FilterSecurityInterceptor配置。
1 @Override 2 public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { 3 4 ... 5 //添加CustomSecurityFilter，过滤器的顺序放在FilterSecurityInterceptor 6 http.antMatcher("/oauth/check_token").addFilterAt(customSecurityFilter(), FilterSecurityInterceptor.class); 7 } 8 //提供实例化的自定义过滤器 9 @Bean 10 public CustomSecurityFilter customSecurityFilter() { 11 return new CustomSecurityFilter(); 12 }
从上述配置可以看到，在FilterSecurityInterceptor的位置注册了CustomSecurityFilter，对于匹配到/oauth/check_token，则会调用该进入该过滤器。下图为FilterSecurityInterceptor的类图，在其中还添加了CustomSecurityFilter和相关实现的接口的类，方便读者对比着看。
CustomSecurityFilter是模仿FilterSecurityInterceptor实现，继承AbstractSecurityInterceptor和实现Filter接口。整个过程需要依赖AuthenticationManager、AccessDecisionManager和FilterInvocationSecurityMetadataSource。AuthenticationManager是认证管理器，实现用户认证的入口；AccessDecisionManager是访问决策器，决定某个用户具有的角色，是否有足够的权限去访问某个资源；FilterInvocationSecurityMetadataSource是资源源数据定义，即定义某一资源可以被哪些角色访问。
从上面的类图中可以看到自定义的CustomSecurityFilter同时又实现了AccessDecisionManager和FilterInvocationSecurityMetadataSource。分别为SecureResourceFilterInvocationDefinitionSource和SecurityAccessDecisionManager。下面分析下主要的配置。
1 //通过一个实现的filter，对HTTP资源进行安全处理 2 public class FilterSecurityInterceptor extends AbstractSecurityInterceptor implements Filter { 3 //被filter chain真实调用的方法，通过invoke代理 4 public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, 5 FilterChain chain) throws IOException, ServletException { 6 FilterInvocation fi = new FilterInvocation(request, response, chain); 7 invoke(fi); 8 } 9 //代理的方法 10 public void invoke(FilterInvocation fi) throws IOException, ServletException { 11 //...省略 12 } 13 }
上述代码是FilterSecurityInterceptor中的实现，具体实现细节就没列出了，我们这边重点在于对自定义的实现进行讲解。
1 public class CustomSecurityFilter extends AbstractSecurityInterceptor implements Filter { 2 3 @Autowired 4 SecureResourceFilterInvocationDefinitionSource invocationSource; 5 @Autowired 6 private AuthenticationManager authenticationManager; 7 @Autowired 8 private SecurityAccessDecisionManager decisionManager; 9 //设置父类中的属性 10 @PostConstruct 11 public void init() { 12 super.setAccessDecisionManager(decisionManager); 13 super.setAuthenticationManager(authenticationManager); 14 } 15 //主要的过滤方法，与原来的一致 16 @Override 17 public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException { 18 //logger.info("doFilter in Security "); 19 //构造一个FilterInvocation，封装request, response, chain 20 FilterInvocation fi = new FilterInvocation(servletRequest, servletResponse, filterChain); 21 //beforeInvocation会调用SecureResourceDataSource中的逻辑，类似于aop中的before 22 InterceptorStatusToken token = super.beforeInvocation(fi); 23 try { 24 //执行下一个拦截器 25 fi.getChain().doFilter(fi.getRequest(), fi.getResponse()); 26 } finally { 27 //完成后续工作，类似于aop中的after 28 super.afterInvocation(token, null); 29 } 30 } 31 32 //... 33 34 //资源源数据定义，设置为自定义的SecureResourceFilterInvocationDefinitionSource 35 @Override 36 public SecurityMetadataSource obtainSecurityMetadataSource() { 37 return invocationSource; 38 } 39 }
上面自定义的CustomSecurityFilter，与我们之前的讲解是一样的流程。主要依赖的三个接口都有在实现中实例化注入。看下父类的beforeInvocation方法，其中省略了一些不重要的代码片段。
1 protected InterceptorStatusToken beforeInvocation(Object object) { 2 //根据SecurityMetadataSource获取配置的权限属性 3 Collection<ConfigAttribute> attributes = this.obtainSecurityMetadataSource().getAttributes(object); 4 //... 5 //判断是否需要对认证实体重新认证，默认为否 6 Authentication authenticated = authenticateIfRequired(); 7 8 // Attempt authorization 9 try { 10 //决策管理器开始决定是否授权，如果授权失败，直接抛出AccessDeniedException 11 this.accessDecisionManager.decide(authenticated, object, attributes); 12 } 13 catch (AccessDeniedException accessDeniedException) { 14 publishEvent(new AuthorizationFailureEvent(object, attributes, authenticated, 15 accessDeniedException)); 16 17 throw accessDeniedException; 18 } 19 }
上面代码可以看出，第一步是根据SecurityMetadataSource获取配置的权限属性，accessDecisionManager会用到权限列表信息。然后判断是否需要对认证实体重新认证，默认为否。第二步是接着决策管理器开始决定是否授权，如果授权失败，直接抛出AccessDeniedException。
(1). 获取配置的权限属性
1 public class SecureResourceFilterInvocationDefinitionSource implements FilterInvocationSecurityMetadataSource, InitializingBean { 2 private PathMatcher matcher; 3 //map保存配置的URL对应的权限集 4 private static Map<String, Collection<ConfigAttribute>> map = new HashMap<>(); 5 //根据传入的对象URL进行循环 6 @Override 7 public Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object o) throws IllegalArgumentException { 8 logger.info("getAttributes"); 9 //应该做instanceof 10 FilterInvocation filterInvocation = (FilterInvocation) o; 11 //String method = filterInvocation.getHttpRequest().getMethod(); 12 String requestURI = filterInvocation.getRequestUrl(); 13 //循环资源路径，当访问的Url和资源路径url匹配时，返回该Url所需要的权限 14 for (Iterator<Map.Entry<String, Collection<ConfigAttribute>>> iterator = map.entrySet().iterator(); iter.hasNext(); ) { 15 Map.Entry<String, Collection<ConfigAttribute>> entry = iterator.next(); 16 String url = entry.getKey(); 17 if (matcher.match(url, requestURI)) { 18 return map.get(requestURI); 19 } 20 } 21 return null; 22 } 23 24 //... 25 26 //设置权限集，即上述的map 27 @Override 28 public void afterPropertiesSet() throws Exception { 29 logger.info("afterPropertiesSet"); 30 //用来匹配访问资源路径 31 this.matcher = new AntPathMatcher(); 32 //可以有多个权限 33 Collection<ConfigAttribute> atts = new ArrayList<>(); 34 ConfigAttribute c1 = new SecurityConfig("ROLE_ADMIN"); 35 atts.add(c1); 36 map.put("/oauth/check_token", atts); 37 } 38 }
上面是getAttributes()实现的具体细节，将请求的URL取出进行匹配事先设定的受限资源，最后返回需要的权限、角色。系统在启动的时候就会读取到配置的map集合，对于拦截到请求进行匹配。代码中注释比较详细，这边不多说。
(2). 决策管理器
1 public class SecurityAccessDecisionManager implements AccessDecisionManager { 2 //... 3 4 @Override 5 public void decide(Authentication authentication, Object o, Collection<ConfigAttribute> collection) throws AccessDeniedException, InsufficientAuthenticationException { 6 logger.info("decide url and permission"); 7 //集合为空 8 if (collection == null) { 9 return; 10 } 11 Iterator<ConfigAttribute> ite = collection.iterator(); 12 //判断用户所拥有的权限，是否符合对应的Url权限，如果实现了UserDetailsService，则用户权限是loadUserByUsername返回用户所对应的权限 13 while (ite.hasNext()) { 14 ConfigAttribute ca = ite.next(); 15 String needRole = ca.getAttribute(); 16 for (GrantedAuthority ga : authentication.getAuthorities()) { 17 logger.info("GrantedAuthority: {}", ga); 18 if (needRole.equals(ga.getAuthority())) { 19 return; 20 } 21 } 22 } 23 logger.error("AccessDecisionManager: no right!"); 24 throw new AccessDeniedException("no right!"); 25 } 26 27 //... 28 }
上面的代码是决策管理器的实现，其逻辑也比较简单，将请求所具有的权限与设定的受限资源所需的进行匹配，如果具有则返回，否则抛出没有正确的权限异常。默认提供的决策管理器有三种，分别为AffirmativeBased、ConsensusBased、UnanimousBased，篇幅有限，我们这边不再扩展了。
补充一下，所具有的权限是通过之前配置的认证方式，有password认证和client认证两种。我们之前在授权服务器中配置了withClientDetails，所以用frontend身份验证获得的权限是我们预先配置在数据库中的authorities。
Auth系统主要功能是授权认证和鉴权。项目微服务化后，原有的单体应用基于HttpSession认证鉴权不能满足微服务架构下的需求。每个微服务都需要对访问进行鉴权，每个微应用都需要明确当前访问用户以及其权限，尤其当有多个客户端，包括web端、移动端等等，单体应用架构下的鉴权方式就不是特别合适了。权限服务作为基础的公共服务，也需要微服务化。
笔者的设计中，Auth服务一方面进行授权认证，另一方面是基于token进行身份合法性和API级别的权限校验。对于某个服务的请求，经过网关会调用Auth服务，对token合法性进行验证。同时笔者根据当前项目的整体情况，存在部分遗留服务，这些遗留服务又没有足够的时间和人力立马进行微服务改造，而且还需要继续运行。为了适配当前新的架构，采取的方案就是对这些遗留服务的操作API，在Auth服务进行API级别的操作权限鉴定。API级别的操作权限校验需要的上下文信息需要结合业务，与客户端进行商定，应该在token能取到相应信息，传递给Auth服务，不过应尽量减少在header取上下文校验的信息。
笔者将本次开发Auth系统所涉及的大部分代码及源码进行了解析，至于没有讲到的一些内容和细节，读者可以自行扩展。
API级别操作权限校验的通用性
(1). 对于API级别操作权限校验，需要在网关处调用时构造相应的上下文信息。上下文信息基本依赖于 token中的payload，如果信息太多引起token太长，导致每次客户端的请求头部长度变长。
(2). 并不是所有的操作接口都能覆盖到，这个问题是比较严重的，根据上下文集合很可能出现好多接口 的权限没法鉴定，最后的结果就是API级别操作权限校验失败的是绝对没有权限访问该接口，而通过不一定能访问，因为该接口涉及到的上下文根本没法完全得到。我们的项目在现阶段，定义的最小上下文集合能勉强覆盖到，但是对于后面扩增的服务接口真的是不乐观。
(3). 每个服务的每个接口都在Auth服务注册其所需要的权限，太过麻烦，Auth服务需要额外维护这样的信息。
网关处调用Auth服务带来的系统吞吐量瓶颈
(1). 这个其实很容易理解，Auth服务作为公共的基础服务，大多数服务接口都会需要鉴权，Auth服务需要经过复杂。
(2). 网关调用Auth服务，阻塞调用，只有等Auth服务返回校验结果，才会做进一步处理。虽说Auth服务可以多实例部署，但是并发量大了之后，其瓶颈明显可见，严重可能会造成整个系统的不可用。
本文的源码地址：
GitHub：https://github.com/keets2012/Auth-service
码云： https://gitee.com/keets/Auth-Service
来源：http://blueskykong.com/2017/10/26/security4/
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原文地址：http://www.cnblogs.com/study-everyday/p/7762761.html
