Spring Security入门学习

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Spring Security入门学习

认识Spring Security

Spring Security 是为基于 Spring 的应用程序提供声明式安全保护的安全性框架。Spring Security 提供了完整的安全性解决方案，它能够在 Web 请求级别和方法调用级别处理身份认证和授权。因为基于 Spring 框架，所以 Spring Security 充分利用了依赖注入（dependency injection， DI）和面向切面的技术。

核心功能

对于一个权限管理框架而言，无论是 Shiro 还是 Spring Security，最最核心的功能，无非就是两方面：

  • 认证
  • 授权

通俗点说，认证就是我们常说的登录，授权就是权限鉴别，看看请求是否具备相应的权限。

认证（Authentication）

Spring Security 支持多种不同的认证方式，这些认证方式有的是 Spring Security 自己提供的认证功能，有的是第三方标准组织制订的，主要有如下一些：

一些比较常见的认证方式：

  • HTTP BASIC authentication headers：基于IETF RFC 标准。
  • HTTP Digest authentication headers：基于IETF RFC 标准。
  • HTTP X.509 client certificate exchange：基于IETF RFC 标准。
  • LDAP：跨平台身份验证。
  • Form-based authentication：基于表单的身份验证。
  • Run-as authentication：用户用户临时以某一个身份登录。
  • OpenID authentication：去中心化认证。

除了这些常见的认证方式之外，一些比较冷门的认证方式，Spring Security 也提供了支持。

  • Jasig Central Authentication Service：单点登录。
  • Automatic "remember-me" authentication：记住我登录（允许一些非敏感操作）。
  • Anonymous authentication：匿名登录。
  • ......

作为一个开放的平台，Spring Security 提供的认证机制不仅仅是上面这些。如果上面这些认证机制依然无法满足你的需求，我们也可以自己定制认证逻辑。当我们需要和一些“老破旧”的系统进行集成时，自定义认证逻辑就显得非常重要了。

授权（Authorization）

无论采用了上面哪种认证方式，都不影响在 Spring Security 中使用授权功能。Spring Security 支持基于 URL 的请求授权、支持方法访问授权、支持 SpEL 访问控制、支持域对象安全（ACL），同时也支持动态权限配置、支持 RBAC 权限模型等，总之，我们常见的权限管理需求，Spring Security 基本上都是支持的。

项目实践

创建 maven 工程

项目依赖如下：

<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>
</dependencies>

提供一个简单的测试接口，如下：

@RestController
public class HelloController {

  @GetMapping("/hello")
  public String hello() {
    return "hello,hresh";
  }

  @GetMapping("/hresh")
  public String sayHello() {
    return "hello,world";
  }
}

再创建一个启动类，如下：

@SpringBootApplication
public class SecurityInMemoryApplication {

  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(SecurityInMemoryApplication.class, args);
  }
}

在 Spring Security 中，默认情况下，只要添加了依赖，我们项目的所有接口就已经被统统保护起来了，现在启动项目，访问 /hello 接口，就需要登录之后才可以访问，登录的用户名是 user，密码则是随机生成的，在项目的启动日志中，如下所示：

Using generated security password: 21596f81-e185-4b6a-a8ff-1b21e2a60c6f

我们尝试访问 /hello 接口，因为该接口被 Spring Security 保护起来了，重定向到 /login 接口，如下图所示：

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输入账号和密码后，即可访问 /hello 接口。

那么如何自定义登录用户信息呢？以及 Spring Security 如何知道我们想要支持基于表单的身份验证？

认证

启用web安全性功能

Spring Security 提供了用户名密码登录、退出、会话管理等认证功能，只需要配置即可使用。

在 Spring Security 5.7版本之前，或者 SpringBoot2.7 之前，我们都是继承 WebSecurityConfigurerAdapter 来配置。

@Configuration
public class SecurityConfig 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,不加密，字符串直接比较
  @Bean
  public PasswordEncoder passwordEncoder() {
    return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
  }

  @Override
  public void configure(WebSecurity web) throws Exception {
    web.ignoring().antMatchers("/hello");
  }

  //安全拦截机制（最重要）
  @Override
  protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    http
      .authorizeRequests()
      .anyRequest().authenticated()
      .and()
      .formLogin()
      .and()
      .httpBasic();
  }
}

Spring Security 提供了这种链式的方法调用。上面配置指定了认证方式为 HTTP Basic 登录，并且所有请求都需要进行认证。

这里有一点需要注意，我没并没有在 Spring Security 配置类上使用@EnableWebSecurity 注解。这是因为在非 Spring Boot 的 Spring Web MVC 应用中，注解@EnableWebSecurity 需要开发人员自己引入以启用 Web 安全。而在基于 Spring Boot 的 Spring Web MVC 应用中,开发人员没有必要再次引用该注解，Spring Boot 的自动配置机制 WebSecurityEnablerConfiguration 已经引入了该注解，如下所示：

package org.springframework.boot.autoconfigure.security.servlet;

// 省略 imports 行

@Configuration(
  proxyBeanMethods = false
)
@ConditionalOnMissingBean(
  name = {"springSecurityFilterChain"}
)
@ConditionalOnClass({EnableWebSecurity.class})
@ConditionalOnWebApplication(
  type = Type.SERVLET
)
@EnableWebSecurity
class WebSecurityEnablerConfiguration {
  WebSecurityEnablerConfiguration() {
  }
}

实际上，一个 Spring Web 应用中,WebSecurityConfigurerAdapter 可能有多个 , @EnableWebSecurity 可以不用在任何一个WebSecurityConfigurerAdapter 上，可以用在每个 WebSecurityConfigurerAdapter 上，也可以只用在某一个WebSecurityConfigurerAdapter 上。多处使用@EnableWebSecurity 注解并不会导致问题，其最终运行时效果跟使用@EnableWebSecurity 一次效果是一样的。

在 userDetailsService()方法中，我们返回了一个 UserDetailsService 给 Spring 容器，Spring Security 会使用它来获取用户信息。我们暂时使用 InMemoryUserDetailsManager 实现类，并在其中分别创建了zhangsan、lisi两个用户，并设置密码和权限。

在configure(HttpSecurity http)方法中进入如下配置：

  • 确保对我们的应用程序的任何请求都要求用户进行身份验证
  • 允许用户使用基于表单的登录进行身份验证
  • 允许用户使用HTTP基本身份验证进行身份验证

注意上述还有一个 passwordEncoder()方法，在 IDEA 中会提示 NoOpPasswordEncoder 已过期。这是因为 Spring Security 5对 PasswordEncoder 做了相关的重构，原先默认配置的 PlainTextPasswordEncoder（明文密码）被移除了，想要做到明文存储密码，只能使用一个过期的类来过渡。

//加入
//已过期
@Bean
PasswordEncoder passwordEncoder(){
    return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
}

Spring Security 提供了多种类来进行密码编码，并作为了相关配置的默认配置，只不过没有暴露为全局的 Bean。在实际应用中使用明文校验密码肯定是存在风险的，NoOpPasswordEncoder 只能存在于 demo 中。

//实际应用
@Bean
PasswordEncoder passwordEncoder(){
    return new BCryptPasswordEncoder();
}

//加密方式与对应的类
bcrypt - BCryptPasswordEncoder (Also used for encoding)
ldap - LdapShaPasswordEncoder
MD4 - Md4PasswordEncoder
MD5 - new MessageDigestPasswordEncoder("MD5")
noop - NoOpPasswordEncoder
pbkdf2 - Pbkdf2PasswordEncoder
scrypt - SCryptPasswordEncoder
SHA-1 - new MessageDigestPasswordEncoder("SHA-1")
SHA-256 - new MessageDigestPasswordEncoder("SHA-256")
sha256 - StandardPasswordEncoder

但是在 Spring Security 5.7版本之后（包括5.7版本），或者 SpringBoot2.7 之后，WebSecurityConfigurerAdapter 就过期了，虽然可以继续使用，但看着比较别扭。

看 5.7版本官方文档是如何解释的：

Spring Security入门学习

以前我们自定义类继承自 WebSecurityConfigurerAdapter 来配置我们的 Spring Security，我们主要是配置两个东西：

  • configure(HttpSecurity)
  • configure(WebSecurity)

前者主要是配置 Spring Security 中的过滤器链，后者则主要是配置一些路径放行规则。

现在在 WebSecurityConfigurerAdapter 的注释中，人家已经把意思说的很明白了：

  • 以后如果想要配置过滤器链，可以通过自定义 SecurityFilterChain Bean 来实现。
  • 以后如果想要配置 WebSecurity，可以通过 WebSecurityCustomizer Bean 来实现。

我们对上文中的 SecurityConfig 文件做一下改动，试试新版中该如何配置。

@Configuration
public class SecurityConfig {

  @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;
  }

  @Bean
  public PasswordEncoder passwordEncoder() {
    return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
  }

  @Bean
  WebSecurityCustomizer webSecurityCustomizer() {
    return web -> web.ignoring().antMatchers("/hello");
  }

  @Bean
  SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
    http.authorizeRequests()
        .anyRequest().authenticated()
        .and()
        .formLogin()
        .permitAll()
        .and()
        .csrf().disable();
    return http.build();
  }
}

此时重启项目，你会发现 /hello 也是可以直接访问的，就是因为这个路径不经过任何过滤器。

个人觉得新写法更加直观，可以清楚的看到 SecurityFilterChain 是关于过滤器链配置的，与我们理论知识提到的过滤器知识是一致的。

测试

访问 http://localhost:8086/hello，可以直接看到页面内容，不需要输入账号密码。

访问 http://localhost:8086/hresh，则需要账号密码，即我们配置的 zhangsan 和 lisi 用户。

在测试过程中，你可能会发现这样几个问题：

1、直接访问 http://localhost:8086，默认会跳转到 /login 页面，该配置位于 UsernamePasswordAuthenticationFilter 类文件中，如果你想自定义登录页面，可以这样修改：

    http.authorizeRequests()
        .anyRequest().authenticated()
        .and()
        .formLogin()
//        .loginPage("/login.html") 
        .loginProcessingUrl("/login")

2、表单登录时，账号密码默认字段为 username 和 password。

3、按理来说，登录成功之后是跳到/页面，失败跳转到登录页，但因为我们这是 SpringBoot 项目，我们可以让它登录成功时返回json数据，而不是重定向到某个页面。默认情况下，账号密码输入错误会自动返回登录页面，所以此处我们就不处理失败的情况。

@Component
public class MyAuthenticationSuccessHandler extends SavedRequestAwareAuthenticationSuccessHandler {

  private static ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

  @Override
  public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
      Authentication authentication) throws IOException {
    response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
    response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString("登录成功"));
  }
}

接着修改 securityFilterChain()方法

http.authorizeRequests()
  .anyRequest().authenticated()
  .and()
  .formLogin()
  .successHandler(myAuthenticationSuccessHandler)
  .and()
  .csrf().disable();

再次重启项目，在登录页面输入账号密码后，返回结果如下所示：

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4、自定义登录页面，在 resource 目录下新建 static 目录，里面添加 login.html 文件，暂时未添加样式

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>登录</title>
</head>
<body>
<form action="/doLogin" method="post">
  <div class="input">
    <label for="name">用户名</label>
    <input type="text" name="name" id="name">
    <span class="spin"></span>
  </div>
  <div class="input">
    <label for="pass">密码</label>
    <input type="password" name="passwd" id="pass">
    <span class="spin"></span>
  </div>
  <div class="button login">
    <button type="submit">
      <span>登录</span>
      <i class="fa fa-check"></i>
    </button>
  </div>
</form>
</body>
</html>

修改 securityFilterChain()方法

http.authorizeRequests()  //表示开启权限配置
  .antMatchers("/login.html").permitAll()
  .anyRequest().authenticated() //表示所有的请求都要经过认证之后才能访问
  .and()  // 链式编程写法
  .formLogin()  //开启表单登录配置
  .loginPage("/login.html") // 配置登录页面地址
  .loginProcessingUrl("/doLogin")
  .permitAll()
  .and()
  .csrf().disable();

重启项目后， 再次访问 http://localhost:8086/，会重定向到 http://localhost:8086/login.html。

最后，总结一下 HttpSecurity 的配置，示例如下：

    http.authorizeRequests()  //表示开启权限配置
        .anyRequest().authenticated() //表示所有的请求都要经过认证之后才能访问
        .and()  // 链式编程写法
        .formLogin()  //开启表单登录配置
        .loginPage("/login.html") // 配置自定义登录页面地址
        .loginProcessingUrl("/login") //配置登录接口地址
//        .defaultSuccessUrl()  //登录成功后的跳转页面
//        .failureUrl() //登录失败后的跳转页面
//        .usernameParameter("username")  //登录用户名的参数名称
//        .passwordParameter("password")  // 登录密码的参数名称
//        .successHandler(
//            myAuthenticationSuccessHandler) //前后端分离的情况，并不想通过defaultSuccessUrl进行页面跳转，只需要返回一个json数据来告知前端
//        .failureHandler(myAuthenticationFailureHandler) // 同理，替代failureUrl
//        .permitAll()
        .and()
                .csrf().disable();// 禁用CSRF防御功能，测试可以先关闭

表单验证时，loginPage 与 loginProcessingUrl 区别：

  • loginPage 配置自定义登录页面地址，loginProcessingUrl 默认与表单 action 地址一致；
  • 如果只配置 loginPage 而不配置 loginProcessingUrl，那么 loginProcessingUrl 默认就是 loginPage；
  • 如果只配置 loginProcessUrl，就会用不了自定义登陆页面，Security 会使用自带的默认登陆页面；

如果 loginProcessingUrl 默认与表单 action 地址不一致，那么它需要指向一个有效的地址，比如说 /doLogin.html，这要求我们在 static 目录下创建一个 doLogin.html 页面，此外，还需要在 controller 文件中增加如下方法：

  @PostMapping("/doLogin")
  public String doLogin() {
    return "我登录成功了";
  }

但是登录成功后并不会显示 doLogin.html 页面的内容，而是显示 /doLogin 的返回结果。同理，不配置 loginProcessingUrl，那么 loginProcessingUrl 默认就是 loginPage，即 loginProcessingUrl=login.html，与 doLogin.html 效果一样。

另外再介绍一下 Spring Security 中 defaultSuccessUrl 和 successForwardUrl 的区别：

假定在 defaultSuccessUrl 中指定登录成功的跳转页面为 /index，那么存在两种情况：

  • ① 浏览器中输入的是登录地址，登录成功后，则直接跳转到 /index；
  • ② 如果浏览器中输入了其他地址，例如 http://localhost:8080/elseUrl，若登录成功，就不会跳转到 /index，而是来到 /elseUrl 页面。

defaultSuccessUrl 就是说，它会默认跳转到 Referer 来源页面，如果 Referer 为空，没有来源页，则跳转到默认设置的页面。

successForwardUrl 表示不管 Referer 从何而来，登录成功后一律跳转到指定的地址。

认证方式选择

在 WebSecurityConfigurerAdapter 类中有很多 configure()方法，除了上文提到的 HttpSecurity 和 WebSecurity 参数，还有一个 AuthenticationManagerBuilder 参数，源码如下：

protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
  this.disableLocalConfigureAuthenticationBldr = true;
}

protected AuthenticationManager authenticationManager() throws Exception {
  if (!this.authenticationManagerInitialized) {
    this.configure(this.localConfigureAuthenticationBldr);
    if (this.disableLocalConfigureAuthenticationBldr) {
      this.authenticationManager = this.authenticationConfiguration.getAuthenticationManager();
    } else {
      this.authenticationManager = (AuthenticationManager)this.localConfigureAuthenticationBldr.build();
    }

    this.authenticationManagerInitialized = true;
  }

  return this.authenticationManager;
}

该类用于设置各种用户想用的认证方式，设置用户认证数据库查询服务 UserDetailsService 类以及添加自定义 AuthenticationProvider类实例等

Spring Security 为配置用户存储提供了多个可选解决方案，包括：

  • 基于内存的用户存储
  • 基于 JDBC 的用户存储
  • 以 LDAP 作为后端的用户存储
  • 自定义用户详情服务

关于这四种方式就不详细介绍了，可以重点关注方案二和方案四，而在本项目中，我们直接在 SecurityConfig 中重写 userDetailsService 方法，并将 UserDetailsService 对象注入到 Spring 容器中。

授权

1、首先在 HelloController 中增加 r1 和 r2 资源。

@GetMapping(value = "/r/r1")
public String r1() {
  return " 访问资源1";
}

@GetMapping(value = "/r/r2")
public String r2() {
  return " 访问资源2";
}

2、修改 SecurityConfig 文件中的 securityFilterChain()方法

@Bean
SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
  http.authorizeRequests()
    .antMatchers("/r/r1").hasAuthority("p1")
    .antMatchers("/r/r2").hasAuthority("p2")
    .anyRequest().authenticated()
    .and()
    .formLogin()
    .successHandler(myAuthenticationSuccessHandler)
    .permitAll()
    .and()
    .csrf().disable();
  return http.build();
}

访问 r1、r2 资源，需要对应的权限，而且其他接口则只需要认证，并不需要授权。

3、测试

访问 http://localhost:8086 ，进入登录页面，输入正确的账号密码，提交后页面返回“登录成功”，如果是 zhangsan，则可以访问 r1资源，访问 r2则会报错，我们暂时未处理错误如下：

Spring Security入门学习

总结

关于 Spring Security 的学习先到这里，基本了解如何使用即可，我们继续后面的学习。

如果想要深入学习 Spring Security，推荐阅读《深入浅出Spring Security》，还包括配套的代码示例。

参考文献

Spring Security 核心过滤器链分析

spring security的认证和授权流程

Spring Security -- Spring Boot中开启Spring Security

本文作者为hresh，转载请注明。

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