SpringBoot整合Spring Security的詳細(xì)教程
好好學(xué)習(xí),天天向上
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前言
Spring Security是一個功能強大且高度可定制的身份驗證和訪問控制框架。提供了完善的認(rèn)證機制和方法級的授權(quán)功能。是一款非常優(yōu)秀的權(quán)限管理框架。它的核心是一組過濾器鏈,不同的功能經(jīng)由不同的過濾器。這篇文章就是想通過一個小案例將Spring Security整合到SpringBoot中去。要實現(xiàn)的功能就是在認(rèn)證服務(wù)器上登錄,然后獲取Token,再訪問資源服務(wù)器中的資源。
基本概念
單點登錄
什么叫做單點登錄呢。就是在一個多應(yīng)用系統(tǒng)中,只要在其中一個系統(tǒng)上登錄之后,不需要在其它系統(tǒng)上登錄也可以訪問其內(nèi)容。舉個例子,京東那么復(fù)雜的系統(tǒng)肯定不會是單體結(jié)構(gòu),必然是微服務(wù)架構(gòu),比如訂單功能是一個系統(tǒng),交易是一個系統(tǒng)......那么我在下訂單的時候登錄了,付錢難道還需要再登錄一次嗎,如果是這樣,用戶體驗也太差了吧。實現(xiàn)的流程就是我在下單的時候系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)我沒登錄就讓我登錄,登錄完了之后系統(tǒng)返回給我一個Token,就類似于身份證的東西;然后我想去付錢的時候就把Token再傳到交易系統(tǒng)中,然后交易系統(tǒng)驗證一下Token就知道是誰了,就不需要再讓我登錄一次。
JWT
上面提到的Token就是JWT(JSON Web Token),是一種用于通信雙方之間傳遞安全信息的簡潔的、URL安全的表述性聲明規(guī)范。一個JWT實際上就是一個字符串,它由三部分組成,頭部、載荷與簽名。為了能夠直觀的看到JWT的結(jié)構(gòu),我畫了一張思維導(dǎo)圖:
最終生成的JWT令牌就是下面這樣,有三部分,用 .
分隔。
base64UrlEncode(JWT 頭)+"."+base64UrlEncode(載荷)+"."+HMACSHA256(base64UrlEncode(JWT 頭) + "." + base64UrlEncode(有效載荷),密鑰)
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ
RSA
從上面的例子中可以看出,JWT在加密解密的時候都用到了同一個密鑰 “ robod666 ”,這將會帶來一個弊端,如果被黑客知道了密鑰的內(nèi)容,那么他就可以去偽造Token了。所以為了安全,我們可以使用非對稱加密算法RSA。
RSA的基本原理有兩點:
- 私鑰加密,持有私鑰或公鑰才可以解密
- 公鑰加密,持有私鑰才可解密
認(rèn)證服務(wù)器用戶登錄功能
前期準(zhǔn)備
介紹完了基本概念之后就可以開始整合了,受限于篇幅,只貼最核心的代碼,其它內(nèi)容請小伙伴們?nèi)ピ创a中找,地址在文末。 首先需要準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)庫:
-- ---------------------------- -- Table structure for sys_role -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_role`; CREATE TABLE `sys_role` ( `ID` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '編號', `ROLE_NAME` varchar(30) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '角色名稱', `ROLE_DESC` varchar(60) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '角色描述', PRIMARY KEY (`ID`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 6 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact; -- ---------------------------- -- Records of sys_role -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_role` VALUES (1, 'ROLE_USER', '基本角色'); INSERT INTO `sys_role` VALUES (2, 'ROLE_ADMIN', '超級管理員'); INSERT INTO `sys_role` VALUES (3, 'ROLE_PRODUCT', '管理產(chǎn)品'); INSERT INTO `sys_role` VALUES (4, 'ROLE_ORDER', '管理訂單'); -- ---------------------------- -- Table structure for sys_user -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_user`; CREATE TABLE `sys_user` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `username` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '用戶名稱', `password` varchar(120) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL COMMENT '密碼', `status` int(1) NULL DEFAULT 1 COMMENT '1開啟0關(guān)閉', PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE ) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 4 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact; -- ---------------------------- -- Records of sys_user -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_user` VALUES (1, 'xiaoming', '$2a$10$CYX9OMv0yO8wR8rE19N2fOaXDJondci5uR68k2eQJm50q8ESsDMlC', 1); INSERT INTO `sys_user` VALUES (2, 'xiaoma', '$2a$10$CYX9OMv0yO8wR8rE19N2fOaXDJondci5uR68k2eQJm50q8ESsDMlC', 1); -- ---------------------------- -- Table structure for sys_user_role -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `sys_user_role`; CREATE TABLE `sys_user_role` ( `UID` int(11) NOT NULL COMMENT '用戶編號', `RID` int(11) NOT NULL COMMENT '角色編號', PRIMARY KEY (`UID`, `RID`) USING BTREE, INDEX `FK_Reference_10`(`RID`) USING BTREE, CONSTRAINT `FK_Reference_10` FOREIGN KEY (`RID`) REFERENCES `sys_role` (`ID`) ON DELETE RESTRICT ON UPDATE RESTRICT, CONSTRAINT `FK_Reference_9` FOREIGN KEY (`UID`) REFERENCES `sys_user` (`id`) ON DELETE RESTRICT ON UPDATE RESTRICT ) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Compact; -- ---------------------------- -- Records of sys_user_role -- ---------------------------- INSERT INTO `sys_user_role` VALUES (1, 1); INSERT INTO `sys_user_role` VALUES (2, 1); INSERT INTO `sys_user_role` VALUES (1, 3); INSERT INTO `sys_user_role` VALUES (2, 4); SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
一共三張表,分別是用戶表,角色表,用戶-角色表。用戶是登錄用的,密碼其實就是加密過的字符串,內(nèi)容是“ 123 ”;角色是做權(quán)限控制時用的。
然后創(chuàng)建一個空的父工程SpringSecurityDemo,然后在父工程里面創(chuàng)建一個Module作為認(rèn)證服務(wù),名叫authentication_server。添加必要的依賴。(內(nèi)容較占篇幅,有需要的去源碼中獲取,源碼地址見文末
)。
項目的配置文件內(nèi)容截取了核心的部分貼在下面:
………… # 配置了公鑰和私鑰的位置 rsa: key: pubKeyPath: C:\Users\robod\Desktop\auth_key\id_key_rsa.pub priKeyPath: C:\Users\robod\Desktop\auth_key\id_key_rsa
最后的公私鑰的標(biāo)簽是自定義的,并不是Spring提供的標(biāo)簽,后面我們會在RSA的配置類中去加載這一部分內(nèi)容。
為了方便起見,我們還可以準(zhǔn)備幾個工具類(內(nèi)容較占篇幅,有需要的去源碼中獲取,源碼地址見文末
):
- JsonUtils:提供了json相關(guān)的一些操作;
- JwtUtils:生成token以及校驗token相關(guān)方法;
- RsaUtils:生成公鑰私鑰文件,以及從文件中讀取公鑰私鑰。
我們可以將載荷單獨封裝成一個對象:
@Data public class Payload<T> { private String id; private T userInfo; private Date expiration; }
現(xiàn)在再去寫一個測試類,調(diào)用RsaUtils中的相應(yīng)方法去生成公鑰和私鑰。那公鑰私鑰生成好了在使用的時候是怎么獲取的呢?為了解決這個問題,我們需要創(chuàng)建一個RSA的配置類,
@Data @ConfigurationProperties("rsa.key") //指定配置文件的key public class RsaKeyProperties { private String pubKeyPath; private String priKeyPath; private PublicKey publicKey; private PrivateKey privateKey; @PostConstruct public void createKey() throws Exception { this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath); this.privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(priKeyPath); } }
首先我們使用了@ConfigurationProperties注解去指定公鑰私鑰路徑的key,然后在構(gòu)造方法中就可以去獲取到公鑰私鑰的內(nèi)容了。這樣在需要公鑰私鑰的時候就可以直接調(diào)用這個類了。但是不放入Spring容器中怎么調(diào)用這個類,所以在啟動類中添加一個注解:
@EnableConfigurationProperties(RsaKeyProperties.class)
這表示把RSA的配置類放入Spring容器中。
用戶登錄
在實現(xiàn)用戶登錄的功能之前,先說一下登錄的相關(guān)內(nèi)容。關(guān)于登錄流程我在網(wǎng)上看了篇文章感覺挺好的,貼出來給小伙伴們看看:
vue+springboot前后端分離實現(xiàn)單點登錄跨域問題解決方法
首先會進入UsernamePasswordAuthenticationFilter并且設(shè)置權(quán)限為null和是否授權(quán)為false,然后進入ProviderManager查找支持UsernamepasswordAuthenticationToken的provider并且調(diào)用provider.authenticate(authentication);再然后就是UserDetailsService
接口的實現(xiàn)類(也就是自己真正具體的業(yè)務(wù)了),這時候都檢查過了后,就會回調(diào)UsernamePasswordAuthenticationFilter并且設(shè)置權(quán)限(具體業(yè)務(wù)所查出的權(quán)限)和設(shè)置授權(quán)為true(因為這時候確實所有關(guān)卡都檢查過了)。
在上面這段話中,提到了一個UsernamePasswordAuthenticationFilter,我們一開始進入的就是這個過濾器的attemptAuthentication()方法,但是這個方法是從form表單中獲取用戶名密碼,和我們的需求不符,所以我們需要重寫這個方法。然后經(jīng)過一系列的周轉(zhuǎn),進入到了UserDetailsService.loadUserByUsername()方法中,所以我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯,需要去實現(xiàn)這個方法。這個方法返回的是一個UserDetails接口對象,如果想返回自定義的對象,可以去實現(xiàn)這個接口。最終用戶驗證成功之后,調(diào)用的是UsernamePasswordAuthenticationFilter的父類AbstractAuthenticationProcessingFilter.successfulAuthentication()方法,我們也需要去重寫這個方法去實現(xiàn)我們自己的需求。
所以現(xiàn)在就來實現(xiàn)一下上面說的這些東西吧👇
@Data public class SysUser implements UserDetails { private Integer id; private String username; private String password; private Integer status; private List<SysRole> roles = new ArrayList<>(); //SysRole封裝了角色信息,和登錄無關(guān),我放在后面講 //這里還有幾個UserDetails中的方法,我就不貼代碼了 }
我們自定義了一個SysUser類去實現(xiàn)UserDetails接口,然后添加了幾個自定義的字段☝
public interface UserService extends UserDetailsService { } //----------------------------------------------------------- @Service("userService") public class UserServiceImpl implements UserService { ………… @Override public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException { SysUser sysUser = userMapper.findByUsername(username); return sysUser; } }
在☝這段代碼中,我們先定義了一個接口UserService去繼承UserDetailsService,然后用UserServiceImpl實現(xiàn)了UserService,就相當(dāng)于UserServiceImpl實現(xiàn)了UserDetailsService,這樣我們就可以去實現(xiàn)loadUserByUsername()方法,內(nèi)容很簡單,就是用用戶名去數(shù)據(jù)庫中查出對應(yīng)的SysUser,然后具體的驗證流程就可以交給其它的過濾器去實現(xiàn)了,我們就不用管了。
前面提到了需要去重寫attemptAuthentication()和successfulAuthentication()方法,那就自定義一個過濾器去繼承UsernamePasswordAuthenticationFilter然后重寫這兩個方法吧👇
public class JwtLoginFilter extends UsernamePasswordAuthenticationFilter { private AuthenticationManager authenticationManager; private RsaKeyProperties rsaKeyProperties; public JwtLoginFilter(AuthenticationManager authenticationManager, RsaKeyProperties rsaKeyProperties) { this.authenticationManager = authenticationManager; this.rsaKeyProperties = rsaKeyProperties; } //這個方法是用來去嘗試驗證用戶的 @Override public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws AuthenticationException { try { SysUser user = JSONObject.parseObject(request.getInputStream(),SysUser.class); return authenticationManager.authenticate( new UsernamePasswordAuthenticationToken( user.getUsername(), user.getPassword()) ); } catch (Exception e) { try { response.setContentType("application/json;charset=utf-8"); response.setStatus(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED); PrintWriter out = response.getWriter(); Map<String, Object> map = new HashMap<>(); map.put("code", HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED); map.put("message", "賬號或密碼錯誤!"); out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(map)); out.flush(); out.close(); } catch (Exception e1) { e1.printStackTrace(); } throw new RuntimeException(e); } } //成功之后執(zhí)行的方法 @Override public void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain, Authentication authResult) throws IOException, ServletException { SysUser sysUser = new SysUser(); sysUser.setUsername(authResult.getName()); sysUser.setRoles((List<SysRole>) authResult.getAuthorities()); String token = JwtUtils.generateTokenExpireInMinutes(sysUser,rsaKeyProperties.getPrivateKey(),24*60); response.addHeader("Authorization", "RobodToken " + token); //將Token信息返回給用戶 try { //登錄成功時,返回json格式進行提示 response.setContentType("application/json;charset=utf-8"); response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK); PrintWriter out = response.getWriter(); Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(4); map.put("code", HttpServletResponse.SC_OK); map.put("message", "登陸成功!"); out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(map)); out.flush(); out.close(); } catch (Exception e1) { e1.printStackTrace(); } } }
代碼的邏輯還是很清晰的,我就不去講解了。
現(xiàn)在重點來了,Spring Security怎么知道我們要去調(diào)用自己的UserService和自定義的過濾器呢?所以我們需要配置一下,這也是使用Spring Security的一個核心——>配置類👇
@Configuration @EnableWebSecurity //這個注解的意思是這個類是Spring Security的配置類 public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { ………… @Bean public BCryptPasswordEncoder passwordEncoder() { return new BCryptPasswordEncoder(); } //認(rèn)證用戶的來源 @Override protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception { auth.userDetailsService(userService).passwordEncoder(passwordEncoder()); } //配置SpringSecurity相關(guān)信息 @Override public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http.csrf().disable() //關(guān)閉csrf .addFilter(new JwtLoginFilter(super.authenticationManager(),rsaKeyProperties)) .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS); //禁用session } }
在配置類中,配置了認(rèn)證用戶的來源和添加了自定義的過濾器。這樣就可以實現(xiàn)登錄的功能了。
可以看到,現(xiàn)在已經(jīng)成功登錄了,但是這個/login是從哪兒來的呢,這個是Spring Security自己提供的,用戶名的鍵必須是”username“,密碼的鍵必須是 ”password“,提交方式必須是POST。
總結(jié)一下,實現(xiàn)登錄的功能需要做哪些操作:
- 認(rèn)證用戶實現(xiàn)UserDetails接口
- 用戶來源的Service實現(xiàn)UserDetailsService接口,實現(xiàn)loadUserByUsername()方法,從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)
- 實現(xiàn)自己的過濾器繼承UsernamePasswordAuthenticationFilter,重寫attemptAuthentication()和successfulAuthentication()方法實現(xiàn)自己的邏輯
- Spring Security的配置類繼承自WebSecurityConfigurerAdapter,重寫里面的兩個config()方法
- 如果使用RSA非對稱加密,就準(zhǔn)備好RSA的配置類,然后在啟動類中加入注解將其加入IOC容器中
資源服務(wù)器權(quán)限校驗
在這一小節(jié),我們要實現(xiàn)去訪問資源服務(wù)器中的資源,并進行鑒權(quán)的操作。在父工程SpringSecirityDemo中再創(chuàng)建一個模塊recourse_server。因為我們現(xiàn)在并不需要從數(shù)據(jù)庫中獲取用戶信息。所以就不需要自己去定義Service和Mapper了。也不需要登錄的過濾器了。下面這張目錄結(jié)構(gòu)圖是資源服務(wù)工程所需要的所有東西。
SysRole上一節(jié)中用到了但是沒有詳細(xì)說明。這個類是用來封裝角色信息的,做鑒權(quán)的時候用的,實現(xiàn)了GrantedAuthority接口:
@Data public class SysRole implements GrantedAuthority { private Integer id; private String roleName; private String roleDesc; /** * 如果授予的權(quán)限可以當(dāng)作一個String的話,就可以返回一個String * @return */ @JsonIgnore @Override public String getAuthority() { return roleName; } }
里面實現(xiàn)了getAuthority方法,直接返回roleName即可。roleName是角色名。
客戶端將Token傳到資源服務(wù)器中,服務(wù)器需要對Token進行校驗并取出其中的載荷信息。所以我們可以自定義一個過濾器繼承自BasicAuthenticationFilter,然后重寫doFilterInternal()方法,實現(xiàn)自己的邏輯。
public class JwtVerifyFilter extends BasicAuthenticationFilter { ………… @Override protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException { String header = request.getHeader("Authorization"); //沒有登錄 if (header == null || !header.startsWith("RobodToken ")) { chain.doFilter(request, response); response.setContentType("application/json;charset=utf-8"); response.setStatus(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN); PrintWriter out = response.getWriter(); Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(4); map.put("code", HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN); map.put("message", "請登錄!"); out.write(new ObjectMapper().writeValueAsString(map)); out.flush(); out.close(); return; } //登錄之后從token中獲取用戶信息 String token = header.replace("RobodToken ",""); SysUser sysUser = JwtUtils.getInfoFromToken(token, rsaKeyProperties.getPublicKey(), SysUser.class).getUserInfo(); if (sysUser != null) { Authentication authResult = new UsernamePasswordAuthenticationToken (sysUser.getUsername(),null,sysUser.getAuthorities()); SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authResult); chain.doFilter(request, response); } } }
在這段代碼中,先是從請求頭中獲取"Authorization"的值,如果值未null或者不是以我們規(guī)定的 “RobodToken ” 開頭就說明不是我們設(shè)置的Token,就是沒登錄,提示用戶登錄。有Token的話就調(diào)用JwtUtils.getInfoFromToken()去驗證并獲取載荷的內(nèi)容。驗證通過的話就在Authentication的構(gòu)造方法中把角色信息傳進去,然后交給其它過濾器去執(zhí)行即可。
私鑰應(yīng)該只保存在認(rèn)證服務(wù)器中,所以資源服務(wù)器中只要存公鑰就可以了。
………… rsa: key: pubKeyPath: C:\Users\robod\Desktop\auth_key\id_key_rsa.pub
@Data @ConfigurationProperties("rsa.key") //指定配置文件的key public class RsaKeyProperties { private String pubKeyPath; private PublicKey publicKey; @PostConstruct public void createKey() throws Exception { this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(pubKeyPath); } }
接下來就是Spring Security核心的配置文件了👇
@Configuration @EnableWebSecurity @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true) //開啟權(quán)限控制的注解支持,securedEnabled表示SpringSecurity內(nèi)部的權(quán)限控制注解開關(guān) public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { ………… //配置SpringSecurity相關(guān)信息 @Override public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { http.csrf().disable() //關(guān)閉csrf .authorizeRequests() .antMatchers("/**").hasAnyRole("USER") //角色信息 .anyRequest() //其它資源 .authenticated() //表示其它資源認(rèn)證通過后 .and() .addFilter(new JwtVerifyFilter(super.authenticationManager(),rsaKeyProperties)) .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS); //禁用session } }
這里面有個注解 @EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true),這個注解的意思是開啟權(quán)限控制的注解支持。然后添加了自定義的Token解析過濾器。最后在需要進行權(quán)限控制的方法上添加注解即可👇
@RestController @RequestMapping("/product") public class ProductController { @Secured("ROLE_PRODUCT") @RequestMapping("/findAll") public String findAll() { return "產(chǎn)品列表查詢成功"; } }
好了,這樣findAll方法就需要有"ROLE_PRODUCT"權(quán)限才能訪問。我們來測試一下:
登錄成功之后,響應(yīng)頭中有服務(wù)器返回的Token信息,把它復(fù)制下來,然后添加到我們請求的請求頭中。
可以看到,現(xiàn)在已經(jīng)成功訪問到資源了。再來換個沒有權(quán)限的用戶登錄測試一下:
請求被拒絕了,說明權(quán)限控制功能是沒有問題的??偨Y(jié)一下步驟:
- 封裝權(quán)限信息的類實現(xiàn)GrantedAuthority接口,并實現(xiàn)里面的getAuthority()方法
- 實現(xiàn)自己的Token校驗過濾器繼承自BasicAuthenticationFilter,并重寫doFilterInternal()方法,實現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯
- 編寫Spring Security的配置類繼承WebSecurityConfigurerAdapter,重寫configure()方法添加自定義的過濾器,并添加@EnableGlobalMethodSecurity(securedEnabled = true)注解開啟注解權(quán)限控制的功能
- 如果使用RSA非對稱加密,就準(zhǔn)備好RSA的配置類,然后在啟動類中加入注解將其加入IOC容器中,注意這里不要只要配置公鑰即可
總結(jié)
SpringBoot 整合 Spring Security到這里就結(jié)束了。文章只是簡單的說了一下整合的流程,很多其它的東西都沒有說,比如各個過濾器都有什么作用等。還有,這里采用的認(rèn)證服務(wù)器和資源服務(wù)器分離的方式,要是集成在一起也是可以的。類似的問題還有很多,小伙伴們就自行研究吧。問了讓文章不會太臃腫,很多代碼都沒有貼出來,有需要的小伙伴點擊下面的鏈接就可以下載了。
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