Spring Security 快速了解

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在Spring Security之前

我曾经使用 Interceptor 实现了一个简单网站Demo的登录拦截和Session处理工作，虽然能够实现相应的功能，但是无疑Spring Security提供的配置方法更加简单明确，能够更好的保护Web应用。

Spring Security的相关结构

这里大家可以参考Spring Security的官方介绍文档：spring-security-architecture
简单的来说：

• Spring Security是一个单一的Filter，其具体的类型是FilterChainProxy，其是作为@Bean在ApplicationContext中配置的。

• 从容器的角度来看，Spring Security是一个单一的Filter,但是在其中有很多额外的Filter,每一个都扮演着他们各自的角色，如下图所示：
  

• Spring Security的身份验证，主要由AuthenticationManager这个接口完成，其验证的主要方法是authenticate()

public interface AuthenticationManager {   
    
  Authentication authenticate(Authentication authentication)   
    throws AuthenticationException;   
   
}

• 该方法可以完成三件事：
  • 如果它可以验证输入代表一个有效的主体，就返回一个Authentication（通常包含 authenticated=true）
  • 如果它可以验证输入代表一个无效的主体，就throw一个AuthenticationException
  • 如果它不能决断，就返回null
• 最常用的AuthicationManager的实现是ProviderManager，它将其委托给AuthticationProvider这个实例，AuthenticationProvider和AuthenticationManager有一点像，但是含有一些额外的方法，来允许调用者来查询是否支持该Authenticaion形式。

public interface AuthenticationProvider {   
   
    Authentication authenticate(Authentication authentication)   
            throws AuthenticationException;   
   
    boolean supports(Class<?> authentication);   
   
}
    

supports()方法中的Class<?>参数是Class<? extends Authentication>,它只会询问其是否支持传递给authenticate()方法。

• 在同一个程序中，一个ProviderManager通过委托一系列的AuthenticaitonProviders，以此来支支持多个不同的认证机制，如果ProviderManager无法识别一个特定的Authentication实例类型，则会跳过它。

• 很多时候，一个程序含有多个资源保护逻辑组，每一个组都有他们独有的AuthenticationManager，通常他们共享父级，那么父级就成为了了一个"global"资源，作为所有provider的后背。
  

• Spring Security提供了一些配置帮助我们快速的开启验证功能，最常用的就是AuthenticationManagerBuiler，它在内存（in-memory）、JDBC、LDAP或者个人定制的UserDetailService这些领域都很擅长。

使用Spring Security实现访问和权限控制

注意：本后续代码以SpringBoot为框架实现，其DEMO Git: Spring-Security-Demo

• 主要通过重载WebSecurityConfigurerAdapter的configure方法进行访问和权限控制

• 我们重写如下方法：

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
        .authorizeRequests()
        .antMatchers("/index").hasAnyAuthority("ROLE_USER","ROLE_ADMIN")
        .antMatchers("/oss").hasAuthority("ROLE_ADMIN")
        .antMatchers(HttpMethod.GET, "/login").permitAll()
        .anyRequest().authenticated()
        .and()
        .formLogin()
        .loginPage("/login")
        .permitAll()//.successHandler(successHandler)
        .and()
        .logout()
        .logoutSuccessUrl("/")
        .permitAll();
    }

    
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication().passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder())
                .withUser("root").password(new BCryptPasswordEncoder().encode("root")).roles("USER","ADMIN").and()
                .withUser("normal").password(new BCryptPasswordEncoder().encode("normal")).roles("USER");
        //auth.authenticationProvider(userProvider);
        //auth.authenticationProvider(afterProvider);
        
    }

- 通过`antMatchers()`进行URL匹配，再进行相应的处理，比如见上代码，我们将**/index**和**/oss**两个链接进行了拦截，并分别要求拥有`ROLE_USER`或`ROLE_ADMIN`、`ROLE_ADMIN`这两个身份才能访问。
- `anyRequest().authenticated()`指其他请求都会需要验证
- `formLogin()`使其有了登录页面，如果没有后面的`loginPage()`，则会默认生成一个Spring Security的页面，而后面注释掉的`successHandler`则是后续会讲到的。
- `permitAll()`则表示当前连接不需要认证。
- `logout()`会拦截所以的**\logout**请求，完成登出操作，`logoutSuccessUrl()`则是登出后的重定向地址。
- `and()`在其中起连接作用。

• 一些常用的保护路径配置方法
  • authenticated() : 允许认证过的用户访问
  • denyAll() : 无条件拒绝所有访问
  • fullyAuthenticated() : 如果用户是完整认证（不通过Remeber me）访问
  • hasIpAdress(String) : 如果骑牛来自给定IP地址，就可以访问
  • hasAnyAuthority(String ...) : 如果用于具备任意一个给定角色，就可以访问
  • hasAnthority(String) : 如果用户具备给定角色，就可以访问
  • permitAl() : 无条件允许方法
  • remeberMe():如果用户是通过Remeber-me认证的，就可以访问
  • 另外，与Autheority对应有一个Role,两者是一个概念，Autheority必须以“ROLE_”开头，而Role不需要，见上代码。

• 则此时我们的root账号既能够访问index也能够访问oss，而normal账号只能访问index，不能访问oss，如果访问oss会出现：
  There was an unexpected error (type=Forbidden, status=403).

• 上面我们通过重载configure(AuthenticationManagerBuilder auth)生成了两个内存用户root和normal，我们也可以通过jdbc等方法实现。

通过AuthenticationSuccessHandler实现认证成功后的处理

• 通过实现AuthenticationSuccessHandler接口，我们可以在验证成功后执行相应的代码，比如Token的设置等等，比如我现在打印一条登录信息，并将请求重定向到首页

@Component
public class SuccessHandler implements AuthenticationSuccessHandler{

    @Override
    public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
            Authentication authentication) throws IOException, ServletException {
        System.out.println(authentication.getName()+" is loging , role is"+authentication.getAuthorities());
        response.sendRedirect("/");
        
    }

• 并将其添加到formLogin()后，即：

.formLogin()
        .loginPage("/login")
        .permitAll().successHandler(successHandler)

• 再次登录root账户，则会在控制台看到： root is loging , role is[ROLE_ADMIN, ROLE_USER]

通过AuthenticationProvider实现个性化认证

• 我们建立一个UserAuthProvider，并让其实现AuthenticationProvider接口：

@Override
    public Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {
        
        System.out.println("-----------------------------------------------------------------------");
        System.out.println("This is UserAuthProvider");
        
        System.out.println("starting authenticate ... ...");
        System.out.println("Credentials:"+authentication.getCredentials());
        System.out.println("Name:"+authentication.getName());
        System.out.println("Class:"+authentication.getClass());
        System.out.println("Details:"+authentication.getDetails());
        System.out.println("Principal:"+authentication.getPrincipal());
        System.out.println("-----------------------------------------------------------------------");
        UsernamePasswordAuthenticationToken auth=new UsernamePasswordAuthenticationToken(authentication.getPrincipal(), authentication.getCredentials());
        return auth;
    }

    @Override
    public boolean supports(Class<?> authentication) {
        System.out.println("This is UserAuthProvider");
        System.out.println("starting supports");
        System.out.println(authentication.getClass());
        return false;
    }

• 同时，我们注释掉以前的auth.inMemoryAuthentication()，将UserAuthProvider加入到AuthenticationManagerBuilder中，即：

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
//      auth.inMemoryAuthentication().passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder())
//              .withUser("root").password(new BCryptPasswordEncoder().encode("root")).roles("USER","ADMIN").and()
//              .withUser("normal").password(new BCryptPasswordEncoder().encode("normal")).roles("USER");
        auth.authenticationProvider(userProvider);
        auth.authenticationProvider(afterProvider);
        
    }

• 此时我们再次登录,会发现控制台会输出

    This is UserAuthProvider   
    starting supports  
     java.lang.  Class 

• 其原因是我们重写的supports()方法，永远返回false，而返回false时，即不会再调用authenticate()进行认证操作（正如上面所介绍的），我们将supports()的返回值变成true，再次登录（username: root password: 1234）,则控制台会输出

This is UserAuthProvider
starting supports
class java.lang.Class
-----------------------------------------------------------------------
This is UserAuthProvider
starting authenticate ... ...
Credentials:1234
Name:root
Class:class org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken
Details:org.springframework.security.web.authentication.WebAuthenticationDetails@166c8: RemoteIpAddress: 0:0:0:0:0:0:0:1; SessionId: node04v47liue6knt1oghnzgiqb9dx0
Principal:root
-----------------------------------------------------------------------
root is loging , role is[]

• 即成功登录了，因为我们在authenticate()方法中直接声明了一个Authentication的实例UsernamePasswordAuthenticationToken，并返回了，正如上面所说，当返回Authentication实例时，则默认为授权成功，而如果我们返回null，则说明无法判断，不会登录成功。

• 此时我们再创建一个对象UserAfterProvider，其也实现AuthenticationProvider接口,并将UserAfterProvider和UserAuthProvider的authenticate()返回值都设置为null,我们再次使用上面的数据进行登录，控制台输出如下：

This is UserAuthProvider
starting supports
class java.lang.Class
-----------------------------------------------------------------------
This is UserAuthProvider
starting authenticate ... ...
Credentials:1234
Name:root
Class:class org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken
Details:org.springframework.security.web.authentication.WebAuthenticationDetails@43458: RemoteIpAddress: 0:0:0:0:0:0:0:1; SessionId: node01m47f3t6xq5a470fu07jaipzb0
Principal:root
-----------------------------------------------------------------------
This is UserAfterProvider
starting supports
class java.lang.Class
-----------------------------------------------------------------------
This is UserAfterProvider
starting authenticate ... ...
Credentials:1234
Name:root
Class:class org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken
Details:org.springframework.security.web.authentication.WebAuthenticationDetails@43458: RemoteIpAddress: 0:0:0:0:0:0:0:1; SessionId: node01m47f3t6xq5a470fu07jaipzb0
Principal:root
-----------------------------------------------------------------------

• 即两个Porvider都进行了验证，都没有通过（返回null），说明所有加入AuthenticationManagerBuilder的验证都会进行一遍，那么如果我们将其中一个Provider的authenticate()返回值还原为Authentication实例，再次登录，则控制台会输出如下结果：

This is UserAuthProvider
starting supports
class java.lang.Class
-----------------------------------------------------------------------
This is UserAuthProvider
starting authenticate ... ...
Credentials:1234
Name:root
Class:class org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken
Details:org.springframework.security.web.authentication.WebAuthenticationDetails@166c8: RemoteIpAddress: 0:0:0:0:0:0:0:1; SessionId: node04v47liue6knt1oghnzgiqb9dx0
Principal:root
-----------------------------------------------------------------------
root is loging , role is[]
This is UserAuthProvider
starting supports
class java.lang.Class
-----------------------------------------------------------------------
This is UserAuthProvider
starting authenticate ... ...
Credentials:null
Name:root
Class:class org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken
Details:org.springframework.security.web.authentication.WebAuthenticationDetails@166c8: RemoteIpAddress: 0:0:0:0:0:0:0:1; SessionId: node04v47liue6knt1oghnzgiqb9dx0
Principal:root
-----------------------------------------------------------------------

• 因为我们重写了AuthenticationSuccessHandler,所以验证成功后悔重定向到/,而我Controller里对/又做了一次重定向到/index，所以发生了两次验证，而这次我们发现因为UserAuthProvider通过了，所以UserAfterProvider并没有进行验证，所以我们可以知道，只要有一个Provider通过了验证我们就可以认为通过了验证。

• 因此，我们可以通过实现AuthenticationProvider来写入自己的一些认证逻辑，甚至可以@Autowire相关Service来辅助实现。

Spring Security 快速了解

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