Security 原理分析

SpringSecurity 过滤器链

SpringSecurity 采用的是责任链的设计模式，它有一条很长的过滤器链。现在对这条过滤器链的各个进行说明:

1. WebAsyncManagerIntegrationFilter：将 Security 上下文与 Spring Web 中用于处理异步请求映射的 WebAsyncManager 进行集成。
   
2. SecurityContextPersistenceFilter：在每次请求处理之前将该请求相关的安全上下文信息加载到 SecurityContextHolder 中，然后在该次请求处理完成之后，将 SecurityContextHolder 中关于这次请求的信息存储到一个“仓储”中，然后将 SecurityContextHolder 中的信息清除，例如在Session中维护一个用户的安全信息就是这个过滤器处理的。
   
3. HeaderWriterFilter：用于将头信息加入响应中。
   
4. CsrfFilter：用于处理跨站请求伪造。
   
5. LogoutFilter：用于处理退出登录。
   
6. UsernamePasswordAuthenticationFilter：用于处理基于表单的登录请求，从表单中获取用户名和密码。默认情况下处理来自 /login 的请求。从表单中获取用户名和密码时，默认使用的表单 name 值为 username 和 password，这两个值可以通过设置这个过滤器的usernameParameter 和 passwordParameter 两个参数的值进行修改。
   
7. DefaultLoginPageGeneratingFilter：如果没有配置登录页面，那系统初始化时就会配置这个过滤器，并且用于在需要进行登录时生成一个登录表单页面。
   
8. BasicAuthenticationFilter：检测和处理 http basic 认证。
   
9. RequestCacheAwareFilter：用来处理请求的缓存。
   
10. SecurityContextHolderAwareRequestFilter：主要是包装请求对象request。
    
11. AnonymousAuthenticationFilter：检测 SecurityContextHolder 中是否存在 Authentication 对象，如果不存在为其提供一个匿名 Authentication。
    
12. SessionManagementFilter：管理 session 的过滤器
    
13. ExceptionTranslationFilter：处理 AccessDeniedException 和 AuthenticationException 异常。
    
14. FilterSecurityInterceptor：可以看做过滤器链的出口。
    
15. RememberMeAuthenticationFilter：当用户没有登录而直接访问资源时, 从 cookie 里找出用户的信息, 如果 Spring Security 能够识别出用户提供的remember me cookie, 用户将不必填写用户名和密码, 而是直接登录进入系统，该过滤器默认不开启。
    

SpringSecurity 流程图

先来看下面一个 Spring Security 执行流程图，只要把 SpringSecurity 的执行过程弄明白了，这个框架就会变得很简单:

流程说明

1. 客户端发起一个请求，进入 Security 过滤器链。
   
2. 当到 LogoutFilter 的时候判断是否是登出路径，如果是登出路径则到 logoutHandler ，如果登出成功则到 logoutSuccessHandler 登出成功处理，如果登出失败则由 ExceptionTranslationFilter ；如果不是登出路径则直接进入下一个过滤器。
   
3. 当到 UsernamePasswordAuthenticationFilter 的时候判断是否为登录路径，如果是，则进入该过滤器进行登录操作，如果登录失败则到 AuthenticationFailureHandler 登录失败处理器处理，如果登录成功则到 AuthenticationSuccessHandler 登录成功处理器处理，如果不是登录请求则不进入该过滤器。
   
4. 当到 FilterSecurityInterceptor 的时候会拿到 uri ，根据 uri 去找对应的鉴权管理器，鉴权管理器做鉴权工作，鉴权成功则到 Controller 层否则到 AccessDeniedHandler 鉴权失败处理器处理。

Security 配置

在 WebSecurityConfigurerAdapter 这个类里面可以完成上述流程图的所有配置

配置类伪代码

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailService).passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder());
    }
    @Override
    public void configure(WebSecurity web) throws Exception {
        web.ignoring().antMatchers("/resources/**/*.html", "/resources/**/*.js");
    }
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
       http
       .formLogin()
       .loginPage("/login_page")
       .passwordParameter("username")
       .passwordParameter("password")
       .loginProcessingUrl("/sign_in")
       .permitAll()
       .and().authorizeRequests().antMatchers("/test").hasRole("test")
       .anyRequest().authenticated().accessDecisionManager(accessDecisionManager())
       .and().logout().logoutSuccessHandler(new MyLogoutSuccessHandler())
       .and().csrf().disable();
       http.addFilterAt(getAuthenticationFilter(),UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);
       http.exceptionHandling().accessDeniedHandler(new MyAccessDeniedHandler());
       http.addFilterAfter(new MyFittler(), LogoutFilter.class);
    }
}

配置简介

• configure(AuthenticationManagerBuilder auth)
  

AuthenticationManager 的建造器，配置 AuthenticationManagerBuilder 会让Security 自动构建一个 AuthenticationManager（该类的功能参考流程图）；如果想要使用该功能你需要配置一个 UserDetailService 和 PasswordEncoder。UserDetailsService 用于在认证器中根据用户传过来的用户名查找一个用户， PasswordEncoder 用于密码的加密与比对，我们存储用户密码的时候用PasswordEncoder.encode() 加密存储，在认证器里会调用 PasswordEncoder.matches() 方法进行密码比对。如果重写了该方法，Security 会启用 DaoAuthenticationProvider 这个认证器，该认证就是先调用 UserDetailsService.loadUserByUsername 然后使用 PasswordEncoder.matches() 进行密码比对，如果认证成功成功则返回一个 Authentication 对象。

• configure(WebSecurity web)
  

这个配置方法用于配置静态资源的处理方式，可使用 Ant 匹配规则。

• configure(HttpSecurity http)
  

这个配置方法是最关键的方法，也是最复杂的方法。我们慢慢掰开来说：

http
.formLogin()
.loginPage("/login_page")
.passwordParameter("username")
.passwordParameter("password")
.loginProcessingUrl("/sign_in")
.permitAll()

这是配置登录相关的操作从方法名可知，配置了登录页请求路径，密码属性名，用户名属性名，和登录请求路径，permitAll()代表任意用户可访问。

http
.authorizeRequests()
.antMatchers("/test").hasRole("test")
.anyRequest().authenticated()
.accessDecisionManager(accessDecisionManager());

以上配置是权限相关的配置，配置了一个 /test url 该有什么权限才能访问， anyRequest() 表示所有请求，authenticated() 表示已登录用户才能访问， accessDecisionManager() 表示绑定在 url 上的鉴权管理器

为了对比，现在贴出另一个权限配置清单:

http.authorizeRequests()
.antMatchers("/tets_a/**","/test_b/**").hasRole("test")
.antMatchers("/a/**","/b/**").authenticated()
.accessDecisionManager(accessDecisionManager())

我们可以看到权限配置的自由度很高，鉴权管理器可以绑定到任意 url 上；而且可以硬编码各种 url 权限:

http
.logout()
.logoutUrl("/logout")
.logoutSuccessHandler(new MyLogoutSuccessHandler())

登出相关配置，这里配置了登出 url 和登出成功处理器:

http
.exceptionHandling()
.accessDeniedHandler(new MyAccessDeniedHandler());

上面代码是配置鉴权失败的处理器。

http.addFilterAfter(new MyFittler(), LogoutFilter.class);
http.addFilterAt(getAuthenticationFilter(),UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);

上面代码展示如何在过滤器链中插入自己的过滤器，addFilterBefore 加在对应的过滤器之前，addFilterAfter 加在对应的过滤器之后，addFilterAt 加在过滤器同一位置，事实上框架原有的 Filter 在启动 HttpSecurity 配置的过程中，都由框架完成了其一定程度上固定的配置，是不允许更改替换的。根据测试结果来看，调用 addFilterAt 方法插入的 Filter ，会在这个位置上的原有 Filter 之前执行。

注：关于 HttpSecurity 使用的是链式编程，其中 http.xxxx.and.yyyyy 这种写法和 http.xxxx;http.yyyy 写法意义一样。

• 自定义 AuthenticationManager 和 AccessDecisionManager
  

重写 authenticationManagerBean() 方法，并构造一个 authenticationManager：

@Override
public AuthenticationManager authenticationManagerBean() throws Exception {
    ProviderManager authenticationManager = new ProviderManager(Arrays.asLis(getMyAuthenticationProvider(),daoAuthenticationProvider()));
    return authenticationManager;
}

我这里给 authenticationManager 配置了两个认证器，执行过程参考流程图。

定义构造AccessDecisionManager的方法并在配置类中调用，配置参考 configure(HttpSecurity http) 说明：

public AccessDecisionManager accessDecisionManager(){
    List<AccessDecisionVoter<? extends Object>> decisionVoters
            = Arrays.asList(
            new MyExpressionVoter(),
            new WebExpressionVoter(),
            new RoleVoter(),
            new AuthenticatedVoter());
    return new UnanimousBased(decisionVoters);
}

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