一、初识认证和授权

1.1 认证

1、什么是认证？

输入账号和密码登录微信的过程就是认证。

2、为什么要认证?

认证是为了保护系统的隐私数据与资源,用户的身份合法方可访问该系统的资源。

3、认证的定义？

用户认证就是判断一个用户的身份是否合法的过程，用户去访问系统资源时系统要求验证用户的身份信息，身份合法方可继续访问，不合法则拒绝访问。

认证是确认某主体在某系统中是否合法、可用的过程。这里的主体既可以是登录系统的用户，也可以是接入的设备或者其他系统。

4、常见的用户身份认证方式都有哪些？

用户名密码登录，二维码登录，手机短信登录，指纹认证等方式。

1.2 会话

用户认证通过后，为了避免用户的每次操作都进行认证可将用户的信息保证在会话中。会话就是系统为了保持当前用户的登录状态所提供的机制,常见的有基于session方式、基于token方式等。

基于session的认证方式如下图：

它的交互流程是，用户认证成功后，在服务端生成用户相关的数据保存在session（当前会话）中，发给客户端的 session_id存放至cookie中，这样用户客户端请求时带上session_id就可以验证服务器端是否存在session数据，以此完成用户的合法校验，当用户退出系统或session过期销毁时，客户端的session_id也就无效了。

基于token方式如下图：

它的交互流程是,用户认证成功后，服务端生成一个token发给客户端，客户端可以放到cookie或localstorage等存储中,每次请求时带上token，服务端收到token通过验证后即可确认用户身份。

基于session的认证方式由Servlet规范定制,服务端要存储session信息需要占用内存资源，客户端需要支持 cookie 。

基于token的方式则一般不需要服务端存储token ,并且不限制客户端的存储方式。

如今移动互联网时代更多类型的客户端需要接入系统，系统多是采用前后端分离的架构进行实现,所以基于token的方式更适合。

1.3 授权

1、什么是授权？

微信群主解散微信群，这个根据用户的权限来控制用户使用资源的过程就是授权。

2、为什么要授权?

认证是为了保证用户身份的合法性，授权则是为了更细粒度的对隐私数据进行划分，授权是在认证通过后发生的，控制不同的用户能够访问不同的资源。

3、授权的定义？

授权是用户认证通过根据用户的权限来控制用户访问资源的过程，拥有资源的访问权限则正常访问，没有权限则拒绝访问。

授权是指当主体通过认证之后，是否允许其执行某项操作的过程。

1.4 授权的数据模型

一句话可以总结授权的数据模型：主体对资源进行权限操作。

这里的主体既可以是登录系统的用户，也可以是接入的设备或者其他系统。

1.5 RBAC

1.5.1 角色访问控制

RBAC基于角色的访问控制（Role-Based Access Control），是按角色进行授权。

举个例子，部长可以分配任务：

if(user.hasRole("部长角色id")){
  分配任务;
}

若此时分配任务的角色产生变化，变为部长和产品经理，那么就要修改代码，如下：

if(user.hasRole("部长角色id")||user.hasRole("产品经理角色id")){
  分配任务;
}

由此可见，当根据角色进行授权时，需要修改代码，系统的可扩展性差。

1.5.2 资源访问控制

RBAC基于资源的访问控制（Resource-Based Access Control），是按资源（或权限）进行授权。

举个例子：用户必须具有分配任务权限才可以给员工分配任务：

if(user.hasPermission("分配任务权限标识")){
  分配任务;
}

由此可见，只要系统设计时定义好分配任务的权限标识，即使分配任务所需要的角色产生变化也不需要修改代码，系统可扩展性强。

1.6 小结

以上的这些概念，也并非Spring Security独有，而是应用安全的基本关注点，Spring Security可以帮助我们更加快捷的完成认证和授权。很多时候，一个系统的安全性完全取决于系统开发人员的安全意识。例如，在我们从未听过SQL注入的时候，如何意识到要对SQL注入做防护？关于Web系统安全的攻击方式非常多，诸如：XSS、CSRF等，未来还会暴露出更多的攻击方式，我们只有在充分的了解其攻击原理后，才能提出完善而有效策略。在笔者看来，学习Spring Security并非局限于降低java应用的安全开发成本，通过Spring Security了解常见的安全攻击手段以及对应的防护手段也尤为重要，这些是脱离具体开发语言而存在的。

二、基于Session的认证方式

2.1 认证流程

基于Session认证方式的流程:

用户认证成功后，在服务端生成用户相关的数据保存在session（当前会话），而发给客户端的sesssion_id存放到cookie中,这样用客户端请求时带上sesssion_id就可以验证服务器端是否存在session数据，以此完成用户的合法校验。当用户退出系统或session过期销毁时，客户端的session_id也就无效了。

下图是session认证方式的流程图:

基于Session的认证机制由Servlet规范定制，Servlet容器已实现，用户通过HttpSession的操作方法即可实现。

如下是HttpSession相关的操作API。

方法	含义
HttpSession getSession(Boolean create)	获取当前HttpSession对象
void setAttribute(String name,Object value)	向session中存放对象
object getAttribute(String name)	从session中获取对象
void removeAttribute(String name)	移除session中对象
void invalidate()	使 HttpSession 失效

2.2 创建工程

工程环境：使用maven进行构建，使用SpringMVC、Servlet3.0实现。

2.2.1 创建maven工程

工程结构

引入依赖如下：

1、由于是web工程，packaging设置为war

2、使用tomcat7-maven-plugin插件来运行工程

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.uncle</groupId>
    <artifactId>security-springmvc</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>war</packaging>
    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
            <version>5.1.5.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>3.0.1</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.8</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <finalName>security-springmvc</finalName>
        <pluginManagement>
            <plugins>
                <plugin>
                    <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
                    <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
                    <version>2.2</version>
                </plugin>
                <plugin>
                    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                    <configuration>
                        <source>1.8</source>
                        <target>1.8</target>
                    </configuration>
                </plugin>
                <plugin>
                    <artifactId>maven-resources-plugin</artifactId>
                    <configuration>
                        <encoding>utf-8</encoding>
                        <useDefaultDelimiters>true</useDefaultDelimiters>
                        <resources>
                            <resource>
                                <directory>src/main/resources</directory>
                                <filtering>true</filtering>
                                <includes>
                                    <include>**/*</include>
                                </includes>
                            </resource>
                            <resource>
                                <directory>src/main/java</directory>
                                <includes>
                                    <include>**/*.xml</include>
                                </includes>
                            </resource>
                        </resources>
                    </configuration>
                </plugin>
            </plugins>
        </pluginManagement>
    </build>
</project>

运行项目方式：

2.2.2 spring容器配置

在config包下定义ApplicationConfig.java，它对应web.xml中ContextLoaderListener的配置。

package com.uncle.security.springmvc.config;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.FilterType;
import org.springframework.stereotype.Controller;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 21:26
 */
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "com.uncle.security.springmvc"
        ,excludeFilters = {@ComponentScan.Filter(type = FilterType.ANNOTATION, value = Controller.class)})
public class ApplicationConfig {
}

2.2.3 servletContext配置

本案例采用Servlet3.0无web.xml方式，在config包下定义WebConfig.java，它对应DispatcherServlet配置。

package com.uncle.security.springmvc.config;
import com.uncle.security.springmvc.interceptor.SimpleAuthenticationInterceptor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.FilterType;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.EnableWebMvc;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ViewControllerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;
import org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 21:34
 */
@Configuration//就相当于springmvc.xml文件
@EnableWebMvc
@ComponentScan(basePackages = "com.uncle.security.springmvc"
        ,includeFilters = {@ComponentScan.Filter(type = FilterType.ANNOTATION,value = Controller.class)})
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Autowired
    SimpleAuthenticationInterceptor simpleAuthenticationInterceptor;
    //视频解析器
    @Bean
    public InternalResourceViewResolver viewResolver(){
        InternalResourceViewResolver viewResolver = new InternalResourceViewResolver();
        viewResolver.setPrefix("/WEB-INF/view/");
        viewResolver.setSuffix(".jsp");
        return viewResolver;
    }
}

2.2.4 加载Spring容器

在init包下定义Spring容器初始化类SpringApplicationlnitializer，此类实现WebApplicationlnitializer接口, Spring容器启动时加载WebApplicationlnitializer接口的所有实现类。

package com.uncle.security.springmvc.init;
import com.uncle.security.springmvc.config.ApplicationConfig;
import com.uncle.security.springmvc.config.WebConfig;
import org.springframework.web.servlet.support.AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 21:47
 */
public class SpringApplicationInitializer extends AbstractAnnotationConfigDispatcherServletInitializer {
    //spring容器，相当于加载 applicationContext.xml
    @Override
    protected Class<?>[] getRootConfigClasses() {
        return new Class[]{ApplicationConfig.class};
    }
    //servletContext，相当于加载springmvc.xml
    @Override
    protected Class<?>[] getServletConfigClasses() {
        return new Class[]{WebConfig.class};
    }
    //url-mapping
    @Override
    protected String[] getServletMappings() {
        return new String[]{"/"};
    }
}

SpringApplicationlnitializer相当于web.xml ，使用了servlet3.0开发则不需要再定义web.xml，ApplicationConfig.class对应以下配置的application-context.xml ，WebConfig.class对应以下配置的spring-mvc.xml , web.xml的内容参考：

<web-app>
  <listener>
    <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class> </listener>
  <context-param>
    <param-name>contextConfigLocation</param-name>
    <param-value>/WEB-INF/application-context .xml</param-value>
  </context-param>
  <servlet>
    <servlet-name>springmvc</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class> 
      <init-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name> <param-value>/WEB-INF/spring-mvc.xml</param-value>
      </init-param>
    <load-on-startup>l</load-on-startup>
  </servlet>
  <servlet-mapping>
    <servlet-name>springmvc</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>
  </servlet-mapping>
</web-app>

2.3 实现认证功能

2.3.1 认证页面

在webapp/WEB-INF/views下定义认证页面login.jsp，页面实现可填入用户名密码，触发登录将提交表单信息至/login ，内容如下：

<%--
  Created by IntelliJ IDEA.
  User: uncle
  Date: 2021/7/22
  Time: 下午9:43
  To change this template use File | Settings | File Templates.
--%>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" pageEncoding="utf-8" %>
<html>
<head>
    <title>用户登录</title>
</head>
<body>
<form action="login" method="post">
    用户名：<input type="text" name="username"><br>
    密&nbsp;&nbsp;&nbsp;码:
    <input type="password" name="password"><br>
    <input type="submit" value="登录">
</form>
</body>
</html>

在WebConfig中新增如下配置，将/直接导向login.jsp页面：

package com.uncle.security.springmvc.config;
import com.uncle.security.springmvc.interceptor.SimpleAuthenticationInterceptor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.FilterType;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.EnableWebMvc;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ViewControllerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;
import org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 21:34
 */
@Configuration//就相当于springmvc.xml文件
@EnableWebMvc
@ComponentScan(basePackages = "com.uncle.security.springmvc"
        ,includeFilters = {@ComponentScan.Filter(type = FilterType.ANNOTATION,value = Controller.class)})
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Autowired
    SimpleAuthenticationInterceptor simpleAuthenticationInterceptor;
    //视频解析器
    @Bean
    public InternalResourceViewResolver viewResolver(){
        InternalResourceViewResolver viewResolver = new InternalResourceViewResolver();
        viewResolver.setPrefix("/WEB-INF/view/");
        viewResolver.setSuffix(".jsp");
        return viewResolver;
    }
    @Override
    public void addViewControllers(ViewControllerRegistry registry) {
        registry.addViewController("/").setViewName("login");
    }
}

启动项目，访问/路径地址，进行测试

启动

点击控制台生成的地址

2.3.2 认证接口

用户进入认证页面,输入账号和密码,点击登录，请求/login进行身份认证。

定义认证接口,此接口用于对传来的用户名、密码校验,若成功则返回该用户的详细信息，否则抛出错误异常：

package com.uncle.security.springmvc.service;
import com.uncle.security.springmvc.model.AuthenticationRequest;
import com.uncle.security.springmvc.model.UserDto;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 23:22
 */
public interface AuthenticationService {
    /**
     * 用户认证
     * @param authenticationRequest 用户认证请求，账号和密码
     * @return 认证成功的用户信息
     */
    UserDto authentication(AuthenticationRequest authenticationRequest);
}

认证请求结构：

package com.uncle.security.springmvc.model;
import lombok.Data;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 23:25
 */
@Data
public class AuthenticationRequest {
    //认证请求参数，账号、密码。
    /**
     * 用户名
     */
    private String username;
    /**
     * 密码
     */
    private String password;
}

认证成功后返回的用户详细信息，也就是当前登录用户的信息:

package com.uncle.security.springmvc.model;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import java.util.Set;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 23:25
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class UserDto {
    //用户身份信息
    private String id;
    private String username;
    private String password;
    private String fullname;
    private String mobile;
}

认证实现类，根据用户名查找用户信息，并校验密码,这里模拟了两个用户：

package com.uncle.security.springmvc.service;
import com.uncle.security.springmvc.model.AuthenticationRequest;
import com.uncle.security.springmvc.model.UserDto;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.util.StringUtils;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 23:27
 */
@Service
public class AuthenticationServiceImpl implements  AuthenticationService{
    /**
     * 用户认证，校验用户身份信息是否合法
     *
     * @param authenticationRequest 用户认证请求，账号和密码
     * @return 认证成功的用户信息
     */
    @Override
    public UserDto authentication(AuthenticationRequest authenticationRequest) {
        //校验参数是否为空
        if(authenticationRequest == null
                || StringUtils.isEmpty(authenticationRequest.getUsername())
                || StringUtils.isEmpty(authenticationRequest.getPassword())){
            throw new RuntimeException("账号和密码为空");
        }
        //根据账号去查询数据库,这里测试程序采用模拟方法
        UserDto user = getUserDto(authenticationRequest.getUsername());
        //判断用户是否为空
        if(user == null){
            throw new RuntimeException("查询不到该用户");
        }
        //校验密码
        if(!authenticationRequest.getPassword().equals(user.getPassword())){
            throw new RuntimeException("账号或密码错误");
        }
        //认证通过，返回用户身份信息
        return user;
    }
    //根据账号查询用户信息
    private UserDto getUserDto(String userName){
        return userMap.get(userName);
    }
    //用户信息
    private Map<String,UserDto> userMap = new HashMap<>();
    {
        userMap.put("zhangsan",new UserDto("1010","zhangsan","123","张三","133443"));
        userMap.put("lisi",new UserDto("1011","lisi","456","李四","144553"));
    }
}

登录Controller,对/login请求处理，它调用AuthenticationService完成认证并返回登录结果提示信息：

package com.uncle.security.springmvc.controller;
import com.uncle.security.springmvc.model.AuthenticationRequest;
import com.uncle.security.springmvc.model.UserDto;
import com.uncle.security.springmvc.service.AuthenticationService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.servlet.http.HttpSession;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 23:33
 */
@RestController
public class LoginController {
    @Autowired
    AuthenticationService authenticationService;
    @RequestMapping(value = "/login",produces = "text/plain;charset=utf-8")
    public String login(AuthenticationRequest authenticationRequest, HttpSession session){
        UserDto userDto = authenticationService.authentication(authenticationRequest);
        return userDto.getUsername() +"登录成功";
    }
}

启动项目，访问/路径地址，进行测试

启动

点击控制台生成的地址

填入错误的用户信息，页面返回错误信息:

填入正确的用户信息，页面提示登录成功:

以上的测试全部符合预期，到目前为止最基础的认证功能已经完成，它仅仅实现了对用户身份凭证的校验，若某用户认证成功，只能说明他是该系统的一个合法用户，仅此而已。

2.4 实现会话功能

会话是指用户登入系统后，系统会记住该用户的登录状态，他可以在系统连续操作直到退出系统的过程。认证的目的是对系统资源的保护，每次对资源的访问，系统必须得知道是谁在访问资源，才能对该请求进行合法性拦截。因此，在认证成功后，一般会把认证成功的用户信息放入Session中，在后续的请求中，系统能够从Session中获取到当前用户，用这样的方式来实现会话机制。

1、增加会话控制

首先在UserDto中定义一个SESSION_USER_KEY ,作为Session中存放登录用户信息的key。

package com.uncle.security.springmvc.model;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import java.util.Set;
/**
 * @program: security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-22 23:25
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class UserDto {
    public static final String SESSION_USER_KEY = "_user";
    //用户身份信息
    private String id;
    private String username;
    private String password;
    private String fullname;
    private String mobile;
}

spring security技术分享（一）

一、初识认证和授权

1.1 认证

1.2 会话

1.3 授权

1.4 授权的数据模型

1.5 RBAC

1.5.1 角色访问控制

1.5.2 资源访问控制

1.6 小结

二、基于Session的认证方式

2.1 认证流程

2.2 创建工程

2.2.1 创建maven工程

2.2.2 spring容器配置

2.2.3 servletContext配置

2.2.4 加载Spring容器

2.3 实现认证功能

2.3.1 认证页面

2.3.2 认证接口

2.4 实现会话功能

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