Spring Security- SpringBoot(18)
由于Spring Security内容较多,本人决定先学Spring Security然后继续更新springboot
1.认识Spring Security
Spring Security提供了声明式的安全访问控制解决方案(仅支持基于Spring的应用程序),对访问权限进行认证和授权,它基于Spring AOP和Servlet过滤器,提供了安全性方面的全面解决方案。
除常规的认证和授权外,它还提供了 ACLs、LDAP、JAAS、CAS等高级特性以满足复杂环境下的安全需求。
1.1 核心概念
Spring Security的3个核心概念。
- Principle:代表用户的对象Principle ( User),不仅指人类,还包括一切可以用于验证的设备。
- Authority: 代表用户的角色Authority ( Role ),每个用户都应该有一种角色,如管理员或是会员。
- Permission:代表授权,复杂的应用环境需要对角色的权限进行表述。
在Spring Security中,Authority和Permission是两个完全独立的概念,两者并没有必然的联系。它们之间需要通过配置进行关联,可以是自己定义的各种关系。
1.2 认证和授权
安全主要分为验证(authentication)和授权(authorization )两个部分。
(1)验证(authentication)
验证指的是,建立系统使用者信息(Principal)的过程。使用者可以是一个用户、设备,和可以在应用程序中执行某种操作的其他系统。用户认证一般要求用户提供用户名和密码,系统通过校验用户名和密码的正确性来完成认证的通过或拒绝过程。Spring Security支持主流的认证方式,包括https基本认证、https表单验证、https摘要认证、OpenlD和LDAP等。
Spring Security进行验证的步骤如下:
- 用户使用用户名和密码登录。
- 过滤器(UsernamePasswordAuthenticationFilter)获取到用户名、密码,然后封装成 Authentication。
- AuthenticationManager 认证 token ( Authentication 的实现类传递)。
- AuthenticationManager认证成功,返回一个封装了用户权限信息的Authentication对象, 用户的上下文信息(角色列表等)。
- Authentication对象赋值给当前的SecurityContext,建立这个用户的安全上下文(通过调用 getContext().setAuthentication())。
- 用户进行一些受到访问控制机制保护的操作,访问控制机制会依据当前安全上下文信息检查这个操作所需的权限。
除利用提供的认证外,还可以编写自己的Filter(过滤器),提供与那些不是基于Spring Security 的验证系统的操作。
(2)授权(authorization)。
在一个系统中,不同用户具有的权限是不同的。一般来说,系统会为不同的用户分配不同的角色,而每个角色则对应一系列的权限。它判断某个Principal在应用程序中是否允许执行某个操作。在进行授权判断之前,要求其所要使用到的规则必须在验证过程中已经建立好了。对Web资源的保护,最好的办法是使用过滤器。对方法调用的保护,最好的办法是使用AOP。Spring Security在进行用户认证及授予权限时,也是通过各种拦截器和AOP来控制权限访问的,从而实现安全。
1.3 模块
- 核心模块——spring-security-core.jar:包含核心验证和访问控制类和接口,以及支持远程配置的基本API。
- 远程调用——spring-security-remoting.jar:提供与 Spring Remoting 集成。
- 网页——spring-security-web.jar:包括网站安全的模块,提供网站认证服务和基于URL 访问控制。
- 配置——spring-security-config.jar:包含安全命令空间解析代码。
- LDAP——spring-security-ldap.jar: LDAP 验证和配置。
- ACL——spring-security-acl.jar:对 ACL 访问控制表的实现。
- CAS——spring-security-cas.jar:对 CAS 客户端的安全实现。
- OpenlD——spring-security-openid.jar:对 OpenlD 网页验证的支持。
- Test——spring-security-test.jar:对 Spring Security 的测试的支持。
2. 核心类
2.1 SecurityContext
Securitycontext中包含当前正在访问系统的用户的详细信息,它只有以下两种方法。
- getAuthentication():获取当前经过身份验证的主体或身份验证的请求令牌。
- setAuthentication():更改或删除当前已验证的主体身份验证信息。
SecurityContext 的信息是由 SecurityContextHolder 来处理的。
2.2 SecurityContextHolder
SecurityContextHolder 用来保存 SecurityContext。最常用的是 getContext()方法,用来获得当前 SecurityContext。
SecurityContextHolder中定义了一系列的静态方法,而这些静态方法的内部逻辑是通过 SecurityContextHolder 持有的 SecurityContextHolderStrategy 来实现的,如 clearContext()、 getContext ()、setContext、createEmptyContext()。SecurityContextHolderStrategy 接口的关键代码如下:
查看代码
/* |
(1)strategy 实现
默认使用的 strategy 就是基于 ThreadLocal 的 ThreadLocalSecurityContextHolderStralegy 来实现的。
除了上述提到的,Spring Security还提供了 3种类型的strategy来实现。
- GlobalSecurityContextHolderStrategy:表示全局使用同一个 SecuntyContext,如 C/S 结构的客户端。
- InheritableThreadLocalSecuntyContextHolderStrategy:使用 InhentableThreadLocal 来存放Security Context, 即子线程可以使用父线程中存放的变量。
- ThreadLocalSecuntyContextHolderStrategy: 使用ThreadLocal 来存放 SecurityContext
—般情况下,使用默认的strategy即可。但是,如果要改变默认的strategy, Spring Security 提供了两种方法来改变”strategyName”
SecuntyContextHolder 类中有 3 种不同类型的 strategy,分别为 MODE_THREADLOCAL、MODE_INHERITABLETHREADLOCAL和MODE_GLOBAL,关键代码如下:
public static final String MODE_THREADLOCAL = “MODE_THREADLOCAL”;
publrc static final String MODE_INHERITABLETHREADLOCAL = “MODE_INHERITABLETHREADLOCAL”;
public static final String MODE_GLOBAL = “MODE_GLOBAL”;
public static final String SYSTEM_PROPERTY = “spring.security.strategy”;
private static String strategyName = System.getProperty(SYSTEM_PROPERTY);
private static SecurityContextHolderStrategy strategy;
MODE_THREADLOCAL是默认的方法。
如果要改变strategy,则有下面两种方法:
- 通过 SecurityContextHolder 的静态方法 setStrategyName(java.Iang.String.strategyName) 来改变需要使用的strategy
- 通过系统属性(SYSTEM_PROPERTY )进行指定,其中属性名默认为”spring.security.strategy”,属性值为对应strategy的名称。
(2)获取当前用户的SecurityContext()
Spring Security使用一个Authentication对象来描述当前用户的相关信息。Security-ContextHolder中持有的是当前用户的SecurityContext,而SecurityContext持有的是代表当前用户相关信息的Authentication的引用。
这个Authentication对象不需要自己创建,Spring Security会自动创建相应的Authentication 对象,然后赋值给当前的SecurityContext。但是,往往需要在程序中获取当前用户的相关信息, 比如最常见的是获取当前登录用户的用户名。在程序的任何地方,可以通过如下方式获取到当前用户的用户名。
public String getCurrentUsername(){ |
getAuthentication()方法会返回认证信息。
getPrincipal()方法返回身份信息,它是UserDetails对身份信息的封装。
获取当前用户的用户名,最简单的方式如下:
public String getCurrentUsername(){ |
在调用 SecurityContextHolder.getContext()获取 SecurityContext 时,如果对应的 Securitycontext 不存在,则返回空的 SecurityContext。
2.3 ProviderManager
ProviderManager会维护一个认证的列表,以便处理不同认证方式的认证,因为系统可能会存在多种认证方式,比如手机号、用户名密码、邮箱方式。
在认证时,如果ProviderManager的认证结果不是null,则说明认证成功,不再进行其他方式的认证,并且作为认证的结果保存在SecurityContext中。如果不成功,则抛出错误信息 “ProviderNotFoundException”
2.4 DaoAuthenticationProvider
它是AuthenticationProvider最常用的实现,用来获取用户提交的用户名和密码,并进行正确性比对。如果正确,则返回一个数据库中的用户信息。
当用户在前台提交了用户名和密码后,就会被封装成UsernamePasswordAuthentication-Token。然后,DaoAuthenticationProvider 根据 retrieveUser方法,交给 additionalAuthentication- Checks方法完成 UsernamePasswordAuthenticationToken 和 UserDetails 密码的比对。如果这个方法没有抛出异常,则认为比对成功。
比对密码需要用到PasswordEncoder和SaltSource。
2.5 UserDetails
UserDetails是Spring Security的用户实体类,包含用户名、密码、权限等信息。Spring Security默认实现了内置的User类,供Spring Security安全认证使用,当然,也可以自己实现。
UserDetails 接口和 Authentication 接口很类似,都拥有 username 和 authorities。一定要区分清楚Authentication 的 getCredentials()与 UserDetails 中的 getPassword()。前者是用户提交的密码凭证,不一定是正确的,或数据库不一定存在;后者是用户正确的密码,认证器要进行比对的就是两者是否相同。
Authentication 中的 getAuthorities()方法是由 UserDetails 的 getAuthorities()传递而形成 的。UserDetails的用户信息是经过Authenticationprovider认证之后被填充的
UserDetails中提供了以下几种方法。
- String getPassword():返回验证用户密码,无法返回则显示为null。
- String getUsemame():返回验证用户名,无法返回则显示为nulL
- boolean isAccountNonExpired():账户是否过期:过期无法验证。
- boolean isAccountNonLocked():指定用户是否被锁定或解锁,锁定的用户无法进行身份验证。
- boolean isCredentialsNonExpired():指定是否已过期的用户的凭据(密码),过期的凭据无法认证。
- boolean isEnabled():是否被禁用。禁用的用户不能进行身份验证。
2.6 UserDetailsService
用户相关的信息是通过UserDetailsService接口来加载的。该接口的唯一方法是 loadUserByUsername(String username),用来根据用户名加载相关信息。这个方法的返回值是 UserDetails接口,其中包含了用户的信息,包括用户名、密码、权限、是否启用、是否被锁定、 是否过期等。
2.7 GrantedAuthority
GrantedAuthonty中只定义了一个getAuthority()方法。该方法返回一个字符串,表示对应权限的字符串。如果对应权限不能用字符串表示,则返回nulL
GrantedAuthority 接口通过 UserDetailsService 进行加载,然后赋予 UserDetails。
Authentication的getAuthorities()方法可以返回当前Authentication对象拥有的权限,其返回值是一个GrantedAuthority类型的数组。每一个GrantedAuthority对象代表赋予当前用户的一 种权限。
2.8 Filter
(1)SecurityContextPersistenceFilter
它从SecurityContextRepository中取出用户认证信息。为了提高效率,避免每次请求都要查询认证信息,它会从Session中取岀已认证的用户信息,然后将其放入SecurityContextHolder 中,以便其他Filter使用。
(2)WebAsyncManagerlntegrationFilter
集成了 SecurityContext 和 WebAsyncManager,把 Securitycontext 设置到异步线程,使其也能获取到用户上下文认证信息。
(3)HanderWriterFilter
它对请求的Header添加相应的信息。
(4)CsrfFilter
跨域请求伪造过滤器。通过客户端传过来的token与服务器端存储的token进行对比,来判断请求的合法性。
(5)LogoutFilter
匹配登岀URL。匹配成功后,退出用户,并清除认证信息。
(6)UsernamePasswordAuthenticationFilter
登录认证过滤器,默认是对“/login”的POST请求进行认证。该方法会调用attemptAuthentication, 尝试获取一个Authentication认证对象,以保存认证信息,然后转向下一个Filter,最后调用 successfulAuthenlication 执行认证后的事件。
(7)AnonymousAuthenticationFilter
如果SecurityContextHolder中的认证信息为空,则会创建一个匿名用户到Security-ContextHolder 中
(8)SessionManagementFilter
持久化登录的用户信息。用户信息会被保存到Session、Cookie、或Redis中。
3.配置Spring Security
3.1 继承 WebSecurityConfigurerAdapter
通过重写抽象接口 WebSecurityConfigurerAdapter,再加上注解@EnableWebSecurity, 可以实现Web的安全配置。
WebSecurityConfigurerAdapter Config 模块一共有 3 个 builder (构造程序)。
- AuthenticationManagerBuilder:认证相关builder,用来配置全局的认证相关的信息。它包含AuthenticationProvider和UserDetailsService f前者是认证服务提供者,后者是用户详情查询服务。
- httpsSecurity:进行权限控制规则相关配置。
- WebSecurity:进行全局请求忽略规则配置、httpsFirewall配置、debug配置、全局 SecurityFilterChain 配置。
配置安全,通常要重写以下方法:
//通过auth对象的方法添加身份验证 |
3.2 配置自定义策略
配置安全需要继承WebSecurityConfigurerAdapter,然后重写其方法,见以下代码:
package com.intehel.config; |
代码解释如下。
- authorizeRequests(): 定义哪些URL需要被保护,哪些不需要被保护。
- antMatchers(“/admin/**“).hasRole(“ADMIN”),定义/admin/下的所有 URL。只有拥有 admin角色的用户才有访问权限。
- formLogin():自定义用户登录验证的页面。
- https.csrfO:配置是否开JSCSRF保护,还可以在开启之后指定忽略的接口。
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3.3 配置加密方式
|
在业务代码中,可以用以下方式对密码进行加密:
BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder = new BCryptPasswordEncoder(); |
3.4 自定义加密规则
除默认的加密规则,还可以自定义加密规则。具体见以下代码:
protected void encode(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception { |
3.5 配置多用户系统
一个完整的系统一般包含多种用户系统,比如”后台管理系统+前端用户系统”。Spring Security 默认只提供一个用户系统,所以,需要通过配置以实现多用户系统。
比如,如果要构建一个前台会员系统,则可以通过以下步骤来实现。
(1)构建UserDetailsService用户信息服务接口
package com.intehel.service; |
(2)进行安全配置
在继承 WebSecurityConfigurerAdapter 的 Spring Security 配置类中,配置 UserSecurity- Service 类。
|
如果要加入后台管理系统,则只需要重复上面步骤即可。
3.6 获取当前登录用户信息的几种方式
获取当前登录用户的信息,在权限开发过程中经常会遇到。而对新人来说,不太了解怎么获取, 经常遇到获取不到或报错的问题。所以,本节讲解如何在常用地方获取当前用户信息。
(1)在Thymeleaf视图中获取
要Thymeleaf视图中获取用户信息,可以使用Spring Security的标签特性。
在Thymeleaf页面中引入Thymeleaf的Spring Security依赖,见以下代码:
|
这里要特别注意版本的对应。如果引入了 thymeleaf-extras-springsecurity依赖依然获取不到信息,那么可能是Thymeleaf版本和thymeleaf-extras-springsecurity的版本不对,请检查在pom.xrnl文件的两个依赖,见以下代码,springboot中需加入starter依赖:
<dependency> |
(2)在Controller中获取
在控制器中获取用户信息有3种方式
|
(3)在Bean中获取
Authentication authentication = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication(); |
在其他 Authentication 类也可以这样获取。比如在 UsemamePasswoEAuthenticationToken 类中。
如果上面代吗获取不到,并不是代码错误,则可能是因为以下原因造成的
- 要使上面的获取生效,必须在继承 WebSecurityConfigurerAdapter的类中的https.antMatcher(“/*“)的鉴权 URI 范围内。
- 没有添加 Thymeleaf 的 thymeleaf-extras-springsecurity 依赖。
- 添加了 Spring Security 的依械,但是版本不对,比如 Spring Security 和 Thymeleaf 的版本不对。
3.7 用Spring Security来实现后台登录及权限认证功能
(1)引入依赖
<dependency> |
(2)创建权限开放的页面
这个页面是不需要鉴权即可访问的,以区别演示需要鉴权的页面,见以下代码:
|
(3)创建需要权限验证的页面
其实可以和不需要鉴权的页面一样,鉴权可以不在HTML页面中进行,见以下代码:
|
使用 Spring Security 5 之后,可以在模板中用 或[[$









