Spring Boot构建系统安全层的步骤

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：

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

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。

以上就是Spring Boot构建系统安全层的步骤的详细内容，更多关于Spring Boot构建系统安全层的资料请关注我们其它相关文章！