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spring security技术分享（三）

2022-05-21 210
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简介： 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。

3.3.4 默认根路径请求


在WebConfig.java中添加默认请求根路径跳转到/login ,此url为spring security提供：


package com.uncle.security.springmvc.config;
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.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 {
    //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("redirect:/login");
    }
}


spring security默认提供的登录页面。

13.png


3.3.5 认证成功页面


在安全配置中，认证成功将跳转到/login-success ,代码如下：


package com.uncle.security.springmvc.config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.crypto.password.NoOpPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;
/**
 * @program: spring-security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-23 00:41
 */
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    //定义用户信息服务（查询用户信息）
    @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService(){
        InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager();
        manager.createUser(User.withUsername("zhangsan").password("123").authorities("p1").build());
        manager.createUser(User.withUsername("lisi").password("456").authorities("p2").build());
        return manager;
    }
    //密码编码器
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    //安全拦截机制（最重要）
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/r/**").authenticated()//所有/r/**的请求必须认证通过
                .anyRequest().permitAll()//除了/r/**，其它的请求可以访问
                .and()
                .formLogin()//允许表单登录
                .successForwardUrl("/login-success");//自定义登录成功的页面地址
    }
}


spring security支持form表单认证,认证成功后转向/login-success。

在 Logincontroller 中定义/login-success:


package com.uncle.security.springmvc.controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
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 {
    @RequestMapping(value = "/login-success",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String loginSuccess(){
        return " 登录成功";
    }
}


3.3.6 测试


启动项目，访问http://localhost:8080/spring-security-springmvc路径地址


1.png


页面会根据WebConfig中addViewControllers配置规则，跳转至/login , /login是Spring

Security提供的登录页面。


登录

输入错误的用户名、密码

2.png

输入正确的用户名、密码，登录成功

3.png

退出

请求/logout退出


4.png

5.png


退出后再访问资源自动跳转到登录页面


3.4 授权


实现授权需要对用户的访问进行拦截校验，校验用户的权限是否可以操作指定的资源，Spring Security默认提供授权实现方法。


在LoginController 添加/r/r1 或/r/r2


package com.uncle.security.springmvc.controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
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 {
    @RequestMapping(value = "/login-success",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String loginSuccess(){
        return " 登录成功";
    }
    /**
     * 测试资源1
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/r/r1",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String r1(){
        return " 访问资源1";
    }
    /**
     * 测试资源2
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/r/r2",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String r2(){
        return " 访问资源2";
    }
}


在安全配置类WebSecurityConfig.java中配置授权规则:


package com.uncle.security.springmvc.config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.crypto.password.NoOpPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;
/**
 * @program: spring-security-springmvc
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-23 00:41
 */
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    //定义用户信息服务（查询用户信息）
    @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService(){
        InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager();
        manager.createUser(User.withUsername("zhangsan").password("123").authorities("p1").build());
        manager.createUser(User.withUsername("lisi").password("456").authorities("p2").build());
        return manager;
    }
    //密码编码器
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    //安全拦截机制（最重要）
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/r/r1").hasAuthority("p1")
                .antMatchers("/r/r2").hasAuthority("p2")
                .antMatchers("/r/**").authenticated()//所有/r/**的请求必须认证通过
                .anyRequest().permitAll()//除了/r/**，其它的请求可以访问
                .and()
                .formLogin()//允许表单登录
                .successForwardUrl("/login-success");//自定义登录成功的页面地址
    }
}


测试

登录成功

1.png

2.png

3.png


访问/r/r1和/r/r2 ,有权限时则正常访问,否则返回403 (拒绝访问)


四、Spring Security


4.1 集成 SpringBoot


4.1.1 Spring Boot 简介


Spring Boot是一套Spring的快速开发框架，基于Spring 4.0设计，使用Spring Boot开发可以避免一些繁琐的工程配置,同时它集成了大量的常用框架,快速导入依赖包,避免依赖包的冲突。基本上常用的开发框架都支持 SpringBoot开发，例如：MyBatis、Dubbo等，Spring 家族更是如此，例如：Spring Cloud、Spring mvc、Spring Security等,使用Spring Boot开发可以大大得高生产率，所以Spring Boo的使用率非常高。


本节讲解如何通过Spring Boot开发Spring Security应用，SpringBoot提供spring-boot-starter-security用于开发Spring Security应用。


4.1.2 创建maven工程


创建maven工程结构如下：


4.png


引入以下依赖


<?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>spring-boot-security</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.3.RELEASE</version>
    </parent>
    <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>
        <!-- 以下是>spring boot依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 以下是>spring security依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 以下是jsp依赖-->
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <!--jsp页面使用jstl标签 -->
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>jstl</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <!--用于编译jsp -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
            <artifactId>tomcat-embed-jasper</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>5.1.47</version>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <finalName>security-springboot</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>


4.1.3 spring容器配置


SpringBoot工程启动会自动扫描启动类所在包下的所有Bean，加载到spring容器。


Spring Boot配置文件


在resources下添加application.yml，内容如下：


server:
  #端口
  port: 8080
  #应用的上下文路径，也可以称为项目路径，是构成url地址的一部分
  servlet:
    context-path: /spring-boot-security
#项目名
spring:
  application:
    name: spring-boot-security
#默认的配置为/templates/和.html
#这里笔者就不用jsp了，前面用jsp旨在让读者理解配置前缀和后缀
#spring.mvc.view.prefix=/WEB-INF/view/
#spring.mvc.view.suffix=.jsp


Spring Boot 启动类


package com.uncle.seciruty.springboot;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
/**
 * @program: spring-boot-security
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-23 19:35
 */
@SpringBootApplication
public class SecuritySpringBootApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SecuritySpringBootApp.class,args);
    }
}


4.1.4 Servlet Context配置


由于Spring boot starter自动装配机制，这里无需使用@EnableWebMvc与@ComponentScan


WebConfig如下


package com.uncle.seciruty.springboot.config;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ViewControllerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;
/**
 * @program: spring-boot-security
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-23 19:38
 */
@Configuration//就相当于springmvc.xml文件
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Override
    public void addViewControllers(ViewControllerRegistry registry) {
        registry.addViewController("/").setViewName("redirect:/login");
    }
}


关于视图解析器


#默认的配置为/templates/和.html

#这里笔者就不用jsp了，前面用jsp旨在让读者理解视图解析器的配置

#spring.mvc.view.prefix=/WEB-INF/view/

#spring.mvc.view.suffix=.jsp


4.1.5 安全配置


由于Spring boot starter自动装配机制，这里无需使用@EnableWebSecurity


WebSecurityConfig内容如下


@Configuration
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    //定义用户信息服务（查询用户信息）
    @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService(){
        InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager();
        manager.createUser(User.withUsername("zhangsan").password("123").authorities("p1").build());
        manager.createUser(User.withUsername("lisi").password("456").authorities("p2").build());
        return manager;
    }
    //密码编码器
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
    }
    //安全拦截机制（最重要）
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/r/r1").hasAuthority("p1")
                .antMatchers("/r/r2").hasAuthority("p2")
                .antMatchers("/r/**").authenticated()//所有/r/**的请求必须认证通过
                .anyRequest().permitAll()//除了/r/**，其它的请求可以访问
                .and()
                .formLogin()//允许表单登录
                .successForwardUrl("/login-success");//自定义登录成功的页面地址
    }
}


4.1.6 测试


Logincontroller的内容


package com.uncle.seciruty.springboot.controller;
import org.springframework.security.access.prepost.PreAuthorize;
import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
/**
 * @program: spring-boot-security
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-23 19:41
 */
@RestController
public class LoginController {
    @RequestMapping(value = "/login-success",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String loginSuccess(){
        //提示具体用户名称登录成功
        return getUsername()+" 登录成功";
    }
    /**
     * 测试资源1
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/r/r1",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String r1(){
        return getUsername()+" 访问资源1";
    }
    /**
     * 测试资源2
     * @return
     */
    @GetMapping(value = "/r/r2",produces = {"text/plain;charset=UTF-8"})
    public String r2(){
        return getUsername()+" 访问资源2";
    }
}


测试过程

不出意外的话，此时应该是报错了

5.png

原因：

这是因为添加了数据库组件，所以autoconfig会去读取数据源配置，而新建的项目还没有配置数据源URL地址错误，所以会导致异常出现。

解决方案：

在启动类的@EnableAutoConfiguration或@SpringBootApplication中添加exclude ={DataSourceAutoConfiguration.class}，排除此类的autoconfig，启动以后就可以正常运行。


package com.uncle.seciruty.springboot;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration;
/**
 * @program: spring-boot-security
 * @description:
 * @author: 步尔斯特
 * @create: 2021-07-23 19:35
 */
@SpringBootApplication(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class})
public class SecuritySpringBootApp {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SecuritySpringBootApp.class,args);
    }
}


接下来，我们开始正式测试

1、测试认证


6.png

7.png

8.png

9.png

2、测试退出

10.png

11.png

3、测试授权12.png


4.2 工作原理


4.2.1 结构总览


Spring Security所解决的问题就是安全访问控制，而安全访问控制功能其实就是对所有进入系统的请求进行拦截，校验每个请求是否能够访问它所期望的资源。根据前边知识的学习，可以通过Filter或AOP等技术来实现，Spring Security对Web资源的保护是靠Filter实现的，所以从这个Filter来入手，逐步深入Spring Security原理。


当初始化Spring Security时，会创建一个名为SpringSecurityFilterChain的Servlet过滤器，类型为org.springframework.security.web.FilterchainProxy ，它实现了javax.servlet.Filter，因此外部的请求会经过此类，下图是Spring Security过滤器链结构图：


1.png


FilterChainProxy是一个代理，真正起作用的是FilterChainProxy中SecurityFilterChain所包含的各个Filter，同时这些Filter作为Bean被Spring管理，它们是Spring Security核心，各有各的职责，但他们并不直接处理用户的认证，也不直接处理用户的授权，而是把它们交给了认证管理器(AuthenticationManager)和决策管理器(AccessDecisionManager)进行处理，下图是FilterChainProxy相关类的关系图：


2.png


spring Security功能的实现主要是由一系列过滤器链相互配合完成

下面介绍过滤器链中主要的几个过滤器及其作用：


SecurityContextPersistenceFilter


SecurityContextPersistenceFilter这个Filter是整个拦截过程的入口和出口(也就是第一个和最后一个拦截器)，会在请求开始时从配置好的SecurityContextRepository中获取SecurityContext,然后把它设置给SecurityContextHolder，在请求完成后将SecurityContextHolder持有的Securitycontext再保存到配置好的 SecurityContextRepository ，同时清除SecurityContextHolder 所持有的SecurityContext


UsernamePasswordAuthenticationFilter


UsernamePasswordAuthenticationFilter用于处理来自表单提交的认证。该表单必须提供对应的用户名和密码，其内部还有登录成功或失败后进行处理的AuthenticationSuccessHandler和

AuthenticationFailureHandler，这些都可以根据需求做相关改变


Filtersecurityinterceptor


Filtersecurityinterceptor是用于保护web资源的，使用AccessDecisionManager对当前用户进行授权访问


ExceptionTranslationFilter


ExceptionTranslationFilter能够捕获来自FilterChain所有的异常，并进行处理。但是它只会处理两类异常:AuthenticationException和 AccessDeniedException ，其它的异常它会继续抛出。


4.2.2 认证流程


流程图

3.png


认证过程分析：

1.用户提交用户名 密码被 SecurityFilterChain 中的UsernamePasswordAuthenticationFilter 过滤器获取到, 封装为请求Authentication ，通常情况下是UsernamePasswordAuthenticationToken这个实现类。


2.然后过滤器将Authentication提交至认证管理器(AuthenticationManager)进行认证


3.认证成功后，AuthenticationManager身份管理器返回一个被填充满了信息的(包括上面提到的权限信息, 身份信息，细节信息,但密码通常会被移除)Authentication实例。


4.SecurityContextHolder安全上下文容器将第3步填充了信息的Authentication ,通过 SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(…)方法，设置到其中。


可以看出AuthenticationManager接口(认证管理器)是认证相关的核心接口 ，也是发起认证的出发点，它的实现类为ProviderManager。而SpringSecurity支持多种认证方式,因此ProviderManager维护着一个List列表，存放多种认证方式，最终实际的认证工作是由AuthenticationProvider完成的。web表单的对应的AuthenticationProvider实现类为DaoAuthenticationProvider，它的内部又维护着一个UserDetailsService负责UserDetails的获取。最终AuthenticationProvider将UserDetails填充至Authentication。


认证核心组件的大体关系如下：

4.png



文章标签：
Java
容器
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数据安全/隐私保护
Spring
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安全
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关键词：
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