🤧SpringSecurity
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2023-10-24
2023-10-24
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0. 简介

SpringSecurity是Spring家族中的一个安全管理框架。相比与另外一个安全框架Shiro,它提供了更丰富的功能,社区资源也比Shiro丰富。
一般来说,中大型的项目都是使用SpringSecurity来做安全框架。小项目有Shiro的比较多,因为相比SpringSecurity,Shiro的上手更加简单。
一般Web应用需要进行认证授权
认证:验证当前访问系统的是不是本系统的用户,并且要确认具体是哪个用户
授权:经过认证后判断当前用户是否有权限进行某个操作
而认证和授权也是SpringSecurity作为安全框架的核心功能。

1. 快速入门

1.1. 准备工作

我们先要搭建一个简单的SpringBoot工程
① 设置父工程 添加依赖
② 创建启动类
③ 创建Controller

1.2 引入SpringSecurity

在SpringBoot项目中使用SpringSecurity我们只需要引入依赖既可以实现入门案例。
引入依赖后我们在尝试去访问之前的接口就会自动跳转到一个SpringSecurity的默认登录页面,默认用户名是user,密码会输出在控制台。必须登录之后才能对接口进行访问。

2. 认证

2.1 登录校验流程

notion image

2.2 原理初探

想要知道如何实现自己的登录流程就必须要先知道入门案例中SpringSecurity的流程。

2.2.1 SpringSecurity完整流程

SpringSecurity的原理其实就是一个过滤器链,内部包含了提供各种功能的过滤器。这里我们可以看看入门案例中的过滤器。
notion image
图中只展示了核心过滤器,其他的非核心过滤器并没有在图中展示。
UsernamePasswordAuthenticationFilter:负责处理我们在登录页面填写了用户名密码后的登录请求。入门案例的认证工作主要由它负责。
ExceptionTranslationFilter:处理过滤器链中抛出的任何AccessDeniedException和AuthenticationException。
FilterSecurityInterceptor:负责权限校验的过滤器。
我们可以通过Debug查看当前系统中SpringSecurity过滤器链中有哪些过滤器及它们的顺序。
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2.2.2 认证流程详解

notion image
概念速查:
Authentication接口:它的实现类,表示当前访问系统的用户,封装了用户相关信息。
AuthenticationManager接口:定义了认证Authentication的方法。
UserDetailsService接口:加载用户特定数据的核心接口。里面定义了一个根据用户名查询用户信息的方法。
UserDetails接口:提供核心用户信息。通过UserDetailsService根据用户名获取处理的用户信息要封装成UserDetails对象返回。然后将这些信息封装到Authentication对象中。

2.3 解决问题

2.3.1 思路分析

登录:
① 自定义登录接口
调用ProviderManager的方法进行认证 如果认证通过生成jwt并 把用户信息存入Redis中
② 自定义UserDetailsService
在这个实现类中去查询数据库
校验:
① 定义Jwt认证过滤器
获取token 解析token,获取userId 从Redis中获取用户信息 存入SecurityContextHolder
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2.3.2 准备工作

① 添加依赖
② 添加Redis相关配置
③ 响应类
④ 工具类
  • * 一个块不能保存,分两个**
⑤ 实体类

2.3.3 实现

2.3.3.1 数据库校验用户

从之前的分析我们可以知道,我们可以自定义一个UserDetailsService,让SpringSecurity使用我们的UserDetailsService。我们自己的UserDetailsService可以从数据库中查询用户名和密码。
准备工作
我们选创建一个用户表,建表语句如下:
引入mybatis-plus和mysql驱动依赖
配置数据库信息
定义Mapper接口
修改User实体类
配置Mapper扫描
添加Junit依赖
测试MP是否能正常使用
核心代码实现
创建一个类实现UserDetailsService接口,重写其中的方法。根据用户名从数据中查询用户信息
因为UserDetailsService方法的返回值是UserDetails类型,所以需要定义一个类,实现该接口,把用户信息封装在其中。
注意:如果要测试,需要往用户表中写入用户数据,并且如果你想让用户的密码是明文存储,需要在密码前加{noop}。例如:
notion image
这样登录的时候就可以用yecaiyu作为用户名,1234作为密码来登录了

2.3.3.2 密码加密存储

实际项目中我们不会把密码明文存储在数据库中。
默认使用的PasswordEncoder要求数据库的密码格式为:{id}password。它会根据id去判断密码的加密方式。但是我们一般不会采用这种方式。所以就需要替换PasswordEncoder。
我们一般使用SpringSecurity为我们提供的BCryptPasswordEncoder。
我们只需要使用BCryptPasswordEncoder对象注入Spring容器中,SPringSecurity就会使用该PasswordEncoder来进行密码校验。
我们可以定义一个SpringSecurity的配置类,SpringSecurity要求这个配置类要继承WebSecurityConfigurerAdapter。

2.3.3.3 登录接口

接下来我们需要自定义登录接口,然后让SpringSecurity对这个接口进行放行,让用户访问这个接口的时候不用登录也能访问。
在接口中我们通过AuthenticationManager的authenticate方法来进行用户认证,所以需要在SecurityConfig中配置把AuthenticationManager注入容器。
认证成功的话要生成一个jwt,放入响应中返回。并且为了让用户下回请求时能通过jwt识别出具体的是哪个用户,我们需要把用户信息存入redis,可以把用户id作为key。

2.3.3.4 认证过滤

2.3.3.5 退出登录

我们只需要定义一个退出登录接口,然后获取SecurityContextHolder中的认证信息,删除redis中对应的数据即可。

3. 授权

3.0 权限系统的作用

例如一个学校图书馆的管理系统,如果是普通学生登录就能看到借书还书相关的功能,不可能让他看到并且去使用添加书籍信息,删除书籍信息等功能。但是如果是一个图书管理员账号登录了,应该就能看到并使用添加书籍信息,删除书籍信息等功能。
总结起来就是不同的用户可以使用不同的功能。这就是权限系统要去实现的效果。
我们不能只依赖前端去判断用户的权限来选择显示哪些菜单哪些按钮。因为如果只是这样,如果有人知道了对应功能的接口地址就可以不通过前端,直接去发送请求来实现相关功能操作。
所以我们还需要在登录后台进行用户权限的判断,判断当前用户是否有相应的权限,必须具有所需权限才能进行相应的操作。

3.1 授权的基本流程

在SpringSecurity中,会使用默认的FilterSecurityIntrerceptor来进行权限校验。在FilterSecurityInterceptor中会从SecurityContextHolder获取其中的Authentication,然后获取其中的权限信息。当前用户是否拥有访问当前资源所需的权限。
所以我们在项目中只需要把当前登录用户的权限信息页存入Authentication。
然后设置我们资源所需要的权限即可。

3.2 授权实现

3.2.1 限制访问支援所需权限

SpringSecurity为我们提供了基于注解的权限控制方案,这也是我们项目中主要采用的方式。我们可以使用注解去指定访问对应的资源所需的权限。
但是使用它我们需要先开启相关配置。
然后就可以使用对用的注解。@PreAuthorize

3.2.2 封装权限信息

我们前面在写UserDetailsServiceImpl的时候说过,在查询除用户后还要获取对应的权限信息,封装到UserDetails中返回。
我们先直接把权限信息写死封装到UserDetails中进行测试。
我们之前定义了UserDetails的实现类LoginUser,想要让其能封装权限信息就要对其进行修改。
LoginUser修改完成后我们就可以在UserDetailsServiceImpl中去把权限信息封装到LoginUser中了。我们写死权限进行测试,后面我们再从数据库中查询权限信息。

3.2.3 从数据库查询权限信息

3.2.3.1 RBAC权限模型

RBAC权限模型(Role-Based-Access-Control)即:基于角色的权限控制。这是目前最常被开发者使用也是相对易用、通用权限模型。
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3.2.3.2 准备工作

3.2.3.3 代码实现

所以我们可以先定义个mapper,其中提供一个方法可以根据userId查询权限信息。
尤其是自定义方法,所以需要创建对应的mapper文件,定义对应的sql语句
在application.yml中配置mapperXML文件的位置

4. 自定义失败处理

我们还希望在认证失败或者是授权失败的情况下也能和我们的接口一样返回相同结构的json,这样可以让前端能对响应进行统一的处理。要实现这个功能我们需要知道SpringSecurity的异常处理机制。
在SpringSecurity中,如果我们在认证或者授权的过程中出现了异常会被ExceptionTranslationFilter捕获到。在ExceptionTranslationFilter中会去判断是认证失败还是授权失败出现的异常。
如果是认证过程出现的异常会被封装成AuthenticationException然后调用AuthenticationEntryPoint对象的方法去进行异常处理。
如果是授权过程中出现的异常会被封装成AccessDeniedException然后调用AccessDeniedHandler对象的方法去进行异常处理。
所以如果我们需要自动以异常处理,我们只需要自定义AuthenticationEntryPoint和AccessDeniedHandler然后配置给SpringSecurity即可。
① 自定义实现类
② 配置给SpringSecurity
我们可以使用HttpSecurity对象方法去配置。

5. 跨域

浏览器处于安全的考虑,使用XMLHttpRequest对象发起HTTP请求时必须遵守同源策略,否则就是跨域的HTTP请求,默认情况下是被禁止的。同源策略要求源相同才能进行通信,即协议、域名、端口号完全一致。
前后端分离项目,前端项目和后端项目一般都不是同源的,所以肯定会存在跨域请求的问题。
所以我们就要处理一下,让前端能进行跨域请求。
① 先对SpringBoot配置,允许跨域请求
② 开启SpringSecurity的跨域请求
由于我们的资源会受到SpringSecurity的保护,所以想要跨域访问还要让SpringSecurity允许跨域访问。

6. 遗留小问题

其他权限校验的方法

我们前面都是使用@PreAuthorize注解,然后在其中使用的是hasAuthority方法进行校验。SpringSecurity还为我们提供了其它的方法。例如:hasAnyAuthority、hasRole、hasAnyRole等。
这里我们先不急着去介绍这些方法,我们先去理解hasAuthority的原理,然后再去学习其它的方法你就更容易理解,而不是死记硬背区别。并且我们也可以选择定义校验方法,实现我们自己的校验逻辑。
hasAuthority方法实际是执行到SecurityExpressionRoot的hasAuthority,大家只要断点调试既可以知道它内部的校验原理。
它内部其实是调用authentication的getAuthorities方法获取用户的权限列表。然后判断我们存入的方法参数数据是否在权限列表中。
hasAnyAuthority方法可以传入多个权限,只有用户有其中任意一个权限都可以访问对应资源。
hasRole要求有对应的角色才可以访问,但是它内部会把我们传入的参数拼接上**ROLE_**再去比较。所以这种情况下要求用户对应的权限也要有ROlE_这个前缀才可以。
hasAnyRole有任意的角色就可以访问。它内部也会把我们传入的参数拼接上**ROLE_**后再去比较。所以这种情况下要求用户对应的权限也要有ROlE_这个前缀才可以。

自定义权限校验方法

我们也可以定义自己的权限校验方法,在@PreAuthorize注解中使用我们的方法。
在SPEL表达式中使用@ex相当于获取容器中bean的名字为ex的对象。然后再调用这个对象的hasAuthority方法。

基于配置的权限控制

我们也可以在配置类中使用配置的方式对资源进行权限控制。

CSRF

CSRF是指跨站请求伪造(Cross-site request forgery),是web常见的攻击之一。
SpringSecurity去防止CSRF攻击的方式就是通过csrf_token。后端会生成一个csrf_token,前端发起请求的时候需要携带这个csrf_token,后端会有过滤器进行校验,如果没有携带或者是伪造的就不允许访问。
我们可以发现CSRF攻击依靠的是cookie中携带的认证信息。但是在前后端分离的项目中我们的认证信息其实是token,而token并不是存储在cookie中,并且需要前端代码去把token设置到请求头中才可以,所以CSRF攻击也就不用担心了。

认证成功处理器

实际上在UsernamePasswordAuthenticationFilter进行认证的时候,如果认证成功了是会调用AuthenticationSuccessHandler的方法进行认证成功后的处理的。AuthenticationSuccessHandler就是认证成功处理器。
我们也可以自己去定义认证成功处理器进行成功后的相应处理。

认证失败处理器

实际上在UsernamePasswordAuthenticationFilter进行认证的时候,如果认证失败了是会调用AuthenticationFailureHandler的方法进行认证失败后的处理的。AuthenticationFailureHandler就是认证失败处理器。
我们也可以自己去定义认证失败处理器进行失败后的相应处理。

注销成功处理器

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