Spring Boot构建系统安全层的步骤

这篇文章主要介绍了Spring Boot构建系统安全层的步骤，帮助大家更好的理解和学习使用Spring Boot框架，感兴趣的朋友可以了解下

01 | Spring Security 架构及核心类

Spring Security 中的过滤器链

Spring Security 中采用的是管道-过滤器（Pipe-Filter）架构模式，这些过滤器链，构成了 Spring Security 的核心。如下图所示：

项目一旦启动，过滤器链将会实现自动配置，如下图所示：

UsernamePasswordAuthenticationFilter 用来检查输入的用户名和密码，代码如下：

 public class UsernamePasswordAuthenticationFilter extends AbstractAuthenticationProcessingFilter { public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws AuthenticationException { if (postOnly && !request.getMethod().equals("POST")) { throw new AuthenticationServiceException( "Authentication method not supported: " + request.getMethod()); } String username = obtainUsername(request); String password = obtainPassword(request); if (username == null) { username = ""; } if (password == null) { password = ""; } username = username.trim(); UsernamePasswordAuthenticationToken authRequest = new UsernamePasswordAuthenticationToken(username, password); // Allow subclasses to set the "details" property setDetails(request, authRequest); return this.getAuthenticationManager().authenticate(authRequest); } … }

BasicAuthenticationFilter 用来认证用户的身份。

FilterSecurityInterceptor 用来判定该请求是否能够访问目标 HTTP 端点。

Spring Security 中的核心类

SecurityContextHolder 存储了应用的安全上下文对象 SecurityContext，包含系统请求中最近使用的认证信息。

一个 HTTP 请求到达系统后，将通过一系列的 Filter 完成用户认证，然后具体的工作交由 AuthenticationManager 完成，AuthenticationManager 成功验证后会返回填充好的 Authentication 实例。

AuthenticationManager 是一个接口，其实现类 ProviderManager 会进一步依赖 AuthenticationProvider 接口完成具体的认证工作。

在 Spring Security 中存在一大批 AuthenticationProvider 接口的实现类，分别完成各种认证操作。在执行具体的认证工作时，Spring Security 势必会使用用户详细信息，UserDetailsService 服务就是用来对用户详细信息实现管理。

02 | 基于 Spring Security 构建用户认证体系

在 Spring Boot 中整合 Spring Security 框架首先需要引入依赖：

  org.springframework.bootspring-boot-starter-security

只要我们在代码工程中添加了上述依赖，包含在该工程中的所有 HTTP 端点都将被保护起来。

在引入 spring-boot-starter-security 依赖之后，Spring Security 会默认创建一个用户名为“user”的账号。当我们访问 AccountController 的 “accounts/{accountId}” 端点时，弹出如下界面：

同时，控制台日志打印如下：

 Using generated security password: 17bbf7c4-456a-48f5-a12e-a680066c8f80

因此，访问该接口需要设置如下信息：

每次启动应用时，通过 Spring Security 自动生成的密码都会有所变化。如果我们想设置登录账号和密码，可以在 application.yml 中配置如下：

 spring: security: user: name: springcss password: springcss_password

配置 Spring Security

初始化用户信息所依赖的配置类是 WebSecurityConfigurer 接口，在日常开发中，我们往往是使用 WebSecurityConfigurerAdapter 类并覆写其中的 configure(AuthenticationManagerBuilder auth) 的方法完成配置工作。

使用 AuthenticationManagerBuilder 类创建一个 AuthenticationManager 就能够轻松实现基于内存、LADP 和 JDBC 的验证。初始化所使用的用户信息只需要指定用户名（Username）、密码（Password）和角色（Role）这三项数据即可。

使用基于内存的用户信息存储方案

 @Override protected void configure(AuthenticationManagerBuilder builder) throws Exception { builder.inMemoryAuthentication() .withUser("springcss_user") .password("password1") // 或者使用.authorities("ROLE_USER") .roles("USER") .and() .withUser("springcss_admin") .password("password2") .roles("USER", "ADMIN"); }

使用基于数据库的用户信息存储方案

表结构如下：

 create table users( username varchar_ignorecase(50) not null primary key, password varchar_ignorecase(500) not null, enabled boolean not null ); create table authorities ( username varchar_ignorecase(50) not null, authority varchar_ignorecase(50) not null, constraint fk_authorities_users foreign key(username) references users(username) ); create unique index ix_auth_username on authorities (username,authority);

Spring Security 的配置代码如下：

 @Autowired DataSource dataSource; @Override protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception { auth.jdbcAuthentication() .dataSource(dataSource) .usersByUsernameQuery("select username, password, enabled from Users where username=?") .authoritiesByUsernameQuery("select username, authority from UserAuthorities where username=?") .passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder()); }

实现定制化用户认证方案

扩展 UserDetails

 public class SpringCssUser implements UserDetails { private static final long serialVersionUID = 1L; private Long id; private final String username; private final String password; private final String phoneNumber; // 省略getter/setter // 省略重写方法 }

扩展 UserDetailsService

 @Service public class SpringCssUserDetailsService implements UserDetailsService { @Autowired private SpringCssUserRepository repository; @Override public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException { SpringCssUser user = repository.findByUsername(username); if (user != null) { return user; } throw new UsernameNotFoundException("SpringCSS User '" + username + "' not found"); } }

整合定制化配置

 @Configuration public class SpringCssSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { @Autowired SpringCssUserDetailsService springCssUserDetailsService; @Override protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception { auth.userDetailsService(springCssUserDetailsService); } }

03 | 基于 Spring Security 实现安全访问

在日常开发过程中，我们需要对 Web 应用中的不同 HTTP 端点进行不同粒度的权限控制。

对 HTTP 端点进行访问授权管理

使用配置方法

配置方法也是位于 WebSecurityConfigurerAdapter 类中，但使用的是 configure(HttpSecurity http) 方法，如下代码所示：

 protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http.authorizeRequests() // 所有请求都需要认证 .anyRequest() // 允许认证用户访问 .authenticated() .and() // 需要使用表单进行登录 .formLogin() .and() // 使用 HTTP Basic Authentication 方法完成认证 .httpBasic(); }

Spring Security 还提供了一个 access() 方法，允许开发人员传入一个表达式进行更细粒度的权限控制，这里，我们将引入Spring 框架提供的一种动态表达式语言―― SpEL（Spring Expression Language 的简称）。

只要 SpEL 表达式的返回值为 true，access() 方法就允许用户访问，如下代码所示：

 @Override public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http.authorizeRequests() .antMatchers("/orders") .access("hasRole('ROLE_USER')"); }

使用注解
Spring Security 提供了 @PreAuthorize 注解也可以实现类似的效果，使用该注解代码如下所示：

 @RestController @RequestMapping(value="orders") public class OrderController { @PostMapping(value = "/") @PreAuthorize("hasRole(ROLE_ADMIN)") public void addOrder(@RequestBody Order order) { … } }

@PostAuthorize 主要用于请求结束之后检查权限。

实现多维度访问授权方案

使用用户级别保护服务访问
该级别是最基本的资源保护级别，只要是认证用户就可能访问服务内的各种资源。

 @Configuration public class SpringCssSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http.authorizeRequests() .anyRequest() .authenticated(); } }

使用用户+角色级别保护服务访问
该级别在认证用户级别的基础上，还要求用户属于某一个或多个特定角色。

 @Configuration public class SpringCssSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { @Override public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http.authorizeRequests() .antMatchers("/customers/**") .hasRole("ADMIN") .anyRequest() .authenticated(); } }

上述代码表示只有"ADMIN"角色的认证用户才能访问以"/customers/"为根地址的所有 URL。

使用用户+角色+操作级别保护服务访问
该级别在认证用户+角色级别的基础上，对某些 HTTP 操作方法做了访问限制。

 @Configuration public class SpringCssSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { @Override public void configure(HttpSecurity http) throws Exception{ http.authorizeRequests() .antMatchers(HttpMethod.DELETE, "/customers/**") .hasRole("ADMIN") .anyRequest() .authenticated(); } }

上述代码的效果在于对“/customers”端点执行删除操作时，我们需要使用具有“ADMIN”角色的“springcss_admin”用户，否则会出现“access_denied”错误信息。

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