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Spring Security 安全框架的原理是什么

2023-06-20 19:06:02 348人浏览薄情痞子

摘要

本篇文章给大家分享的是有关spring Security 安全框架的原理是什么，小编觉得挺实用的，因此分享给大家学习，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获，话不多说，跟着小编一起来看看吧。认证授权分析用户在进行资源访问时，要求系统要对用户进

本篇文章给大家分享的是有关spring Security 安全框架的原理是什么，小编觉得挺实用的，因此分享给大家学习，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获，话不多说，跟着小编一起来看看吧。

认证授权分析

用户在进行资源访问时，要求系统要对用户进行权限控制,其具体流程如图所示：

Spring Security 安全框架的原理是什么

Spring Security 概述

Spring Security 是一个企业级安全框架,由spring官方推出,它对软件系统中的认证,授权,加密等功能进行封装,并在SpringBoot技术推出以后,配置方面做了很大的简化.市场上现在的分布式架构下的安全控制正在逐步的转向Spring Security.

Spring Security 基本架构

Spring Security 在企业中实现认证和授权业务时,底层构建了大量的过滤器.
Spring Security 安全框架的原理是什么
其中:
绿色部分为认证过滤器,需要我们自己配置,也可以配置过个认证过滤器.也可以使用Spring Security提供的默认认证过滤器.黄色部分为授权过滤器.Spring Security就是通过这些过滤器然后调用相关对象一起完成认证和授权操作.

Spring Security 快速入门

创建工程

Spring Security 安全框架的原理是什么

添加项目依赖

<?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>    <parent>        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>        <groupId>org.springframework.boot</groupId>        <version>2.3.2.RELEASE</version>    </parent>    <groupId>com.cy</groupId>    <artifactId>02-jt-spring-security</artifactId>    <version>1.0-SNAPSHOT</version>    <properties>        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>    </properties>    <dependencies>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-WEB</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>        </dependency>    </dependencies></project>

创建配置文件

在resources目录下创建application.yml文件,并指定服务端口

server:   port: 8080

创建项目启动类

package com.cy.jt;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplicationpublic class SpringSecurityApplication {    public static void main(String[] args) {        SpringApplication.run(                SpringSecurityApplication.class,                args);    }}

运行启动类访问测试

检查控制输出,是否自动生成了一个密码,例如:

Using generated security passWord: 360123aa-df93-4cd9-bab4-5212af421d2c

打开浏览器输入http://localhost:8080,然后呈现登录页面,例如:

Spring Security 安全框架的原理是什么

在登录窗口中输入用户名user(系统默认),密码(服务启动时,控制台默认输出的
密码),然后点击Sign in进行登录,登录成功默认会出现,如下界面:

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定义登录成功页面

在项目的resources目录下创建static目录,并在此目录创建一个index.html文件,例如:

<!DOCTYPE html><html lang="en"><head>    <meta charset="UTF-8">    <title>Title</title></head><body>  <h2>Login Ok</h2></body></html>

启动服务,再次进行登录访问测试,登录成功以后系统默认会跳转到index.html页面,例如

Spring Security 安全框架的原理是什么

配置登录密码

编写一个方法(可以在启动类中调用执行),对一个名文进行加密,例如:

static void encodePwd(){        BCryptPasswordEncoder encoder=new BCryptPasswordEncoder();        String password="123456";//明文        String newPwd=encoder.encode("123456");        System.out.println(newPwd);//$2a$10$fahHJIe3SJm3KcyiPPQ2d.a2qR029gB3qKHrKanQ87u.KbtZ6Phr.    }

将用户和密码在在springboot工程的application.yml文件中进行配置,例如:

spring:  security:    user:      name: jack      #password: 123456 #这种写法,密码太简单了      password: '{bcrypt}$2a$10$fahHJIe3SJm3KcyiPPQ2d.a2qR029gB3qKHrKanQ87u.KbtZ6Phr.'

其中,{bcrypt}指定了密码加密时使用的算法

启动服务,重新进行登录测试.

SpringSecurity 认证逻辑实现

自定义登陆逻辑

SpringSecurity支持通过配置文件的方式定义用户信息（账号密码和角色等），但这种方式有明显的缺点，那就是系统上线后，用户信息的变更比较麻烦。因此SpringSecurity还支持通过实现UserDetailsService接口的方式来提供用户认证授权信息，其应用过程如下：
第一步：定义security配置类，例如：

@Configurationpublic class SecurityConfig {        @Bean //对象名默认为方法名    //@Bean("bcryptPasswordEncoder")//bean对象名字为bcryptPasswordEncoder    public BCryptPasswordEncoder passwordEncoder(){        return new BCryptPasswordEncoder();    }}

定义UserDetailService接口实现类，自定义登陆逻辑，代码如下：
UserDetailService为SpringSecurity官方提供的登录逻辑处理对象,我们自己可以实现此接口,然后在对应的方法中进行登录逻辑的编写即可.

package com.cy.jt.security.service;@Servicepublic class UserDetailServiceImpl implements UserDetailsService {    @Autowired    private BCryptPasswordEncoder passwordEncoder;        @Override    public UserDetails loadUserByUsername(String username)            throws UsernameNotFoundException {        //1.基于用户名从数据库查询用户信息        //User user=userMapper.selectUserByUsername(username);        if(!"jack".equals(username))//假设这是从数据库查询的信息            throw new UsernameNotFoundException("user not exists");        //2.将用户信息封装到UserDetails对象中并返回        //假设这个密码是从数据库查询出来的        String encodedPwd=passwordEncoder.encode("123456");        //假设这个权限信息也是从数据库查询到的        //假如分配权限的方式是角色,编写字符串时用"ROLE_"做前缀        List<GrantedAuthority> grantedAuthorities =                AuthorityUtils.commaSeparatedStringToAuthorityList(                "ROLE_admin,ROLE_nORMal,sys:res:retrieve,sys:res:create");        //这个user是SpringSecurity提供的UserDetails接口的实现,用于封装用户信息        //后续我们也可以基于需要自己构建UserDetails接口的实现        User user=new User(username,encodedPwd,grantedAuthorities);        return user;    }}

说明,这里的User对象会交给SpringSecurity框架,框架提取出密码信息,然后与用户输入的密码进行匹配校验.

启动服务进行登陆，访问测试。

Spring Security 安全框架的原理是什么

自定义登陆页面

定义登陆页面（直接在static目录下创建即可），关键代码如下：

<!DOCTYPE html><html lang="en"><head>    <meta charset="utf-8">    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, shrink-to-fit=no">    <meta name="description" content="">    <meta name="author" content="">    <title>Please sign in</title>    <link href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/bootstrap@5.0.2/dist/CSS/bootstrap.min.css" rel="stylesheet" integrity="sha384-EVSTQN3/azprG1Anm3QDgpJLIm9Nao0Yz1ztcQtwFspd3yD65VohhpuuCOmLASjC" crossorigin="anonymous"></head><body><div class="container">    <form class="form-signin" method="post" action="/login">        <h3 class="form-signin-heading">Please sign in</h3>        <p>            <label for="username" class="sr-only">Username</label>            <input type="text" id="username" name="username" class="form-control" placeholder="Username" required autofocus>        </p>        <p>            <label for="password" class="sr-only">Password</label>            <input type="password" id="password" name="password" class="form-control" placeholder="Password" required>        </p>        <input name="_csrf" type="hidden" value="cc1471a5-3246-43ff-bef7-31d714273899" />        <button class="btn btn-lg btn-primary btn-block" type="submit">Sign in</button>    </form></div></body></html>

注意：请求的url暂时为”/login”,请求方式必须为post方式，请求的参数暂时必须为username，password。这些规则默认在UsernamePasswordAuthenticationFilter中进行了定义。

修改安全配置类，让其实现接口，并重写相关config方法，进行登陆设计，代码如下：

@Configurationpublic class SecutiryConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {    @Bean    public PasswordEncoder passwordEncoder(){        return new BCryptPasswordEncoder();    }    @Override    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {        //super.configure(http);        //关闭跨域攻击，不关闭容易出错        http.csrf().disable();        //自定义登陆表单        http.formLogin()                //设置登陆页面                .loginPage("/login.html")                //设置登陆请求处理地址(对应form表单中的action),登陆时会访问UserDetailService对象                .loginProcessingUrl("/login")                //设置请求用户名参数为username(默认就是username，可以自己修改，需要与表单同步)                .usernameParameter("username")                //请求请求密码参数为password(默认就是password，可以自己修改，需要与表单同步)                .passwordParameter("password")                //设置登陆成功跳转页面(默认为/index.html)                .defaultSuccessUrl("/index.html")                //登陆失败访问的页面（默认为/login.html?error）                .failureUrl("/login.html?error");        //认证设计        http.authorizeRequests()                //设置要放行的咨询                .antMatchers("/login.html").permitAll()                //设置需要认证的请求（除了上面的要放行，其它都要进行认证）                .anyRequest().authenticated();    }}

登陆成功和失败处理器

现在的很多系统都采用的是前后端分离设计，我们登陆成功以后可能会跳转到前端系统的某个地址，或者返回一个JSON数据，我们可以自己定义登录成功的处理操作,例如：

定义登陆成功处理器：

方案1：可以直接执行重定向的处理器，例如

package com.cy.jt.auth.config.authentication;public class RedirectAuthenticationSuccesshandler implements AuthenticationSuccessHandler {//定义要跳转的url    private String redirectUrl;    public RedirectAuthenticationSuccessHandler(String redirectUrl){        this.redirectUrl=redirectUrl;    }    @Override    public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest httpServletRequest,HttpServletResponse httpServletResponse,                            Authentication authentication)            throws IOException, ServletException {            httpServletResponse.sendRedirect(redirectUrl);    }}

方案2：可以直接返回JSON数据的处理器，例如：

package com.cy.jt.security.config.handler;public class DefaultAuthenticationFailureHandler implements AuthenticationFailureHandler {    @Override    public void onAuthenticationFailure(            HttpServletRequest httpServletRequest,            HttpServletResponse httpServletResponse,            AuthenticationException e) throws IOException, ServletException {        //1.设置响应数据的编码        httpServletResponse.setCharacterEncoding("utf-8");        //2.告诉客户端响应数据的类型,以及客户端以怎样的编码进行显示        httpServletResponse.setContentType("application/json;charset=utf-8");        //3.获取一个输出流对象        PrintWriter out=httpServletResponse.getWriter();        //4.向客户端输出一个json格式字符串        //4.1构建一个map对象        Map<String,Object> map=new HashMap<>();        map.put("state","500");        map.put("msg","username or password error");        //4.2基于jackson中的ObjectMapper对象将一个对象转换为json格式字符串        String jsonStr= new ObjectMapper().writeValueAsString(map);        out.println(jsonStr);        out.flush();    }}

定义登陆失败处理器：

方案1：登陆失败重定向到页面，例如

package com.cy.jt.auth.config.authentication;public class RedirectAuthenticationFailureSuccessHandler implements AuthenticationFailureHandler {    private String redirectUrl;    public RedirectAuthenticationFailureSuccessHandler(String redirectUrl){        this.redirectUrl=redirectUrl;    }    @Override    public void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, AuthenticationException e) throws IOException, ServletException {        httpServletResponse.sendRedirect(redirectUrl);    }}

方案2：定义登陆失败处理器，例如：

package com.cy.jt.security.config.handler;public class DefaultAuthenticationFailureHandler         implements AuthenticationFailureHandler {    @Override    public void onAuthenticationFailure(            HttpServletRequest httpServletRequest,            HttpServletResponse httpServletResponse,            AuthenticationException e) throws IOException, ServletException {        //1.设置响应数据的编码        httpServletResponse.setCharacterEncoding("utf-8");        //2.告诉客户端响应数据的类型,以及客户端以怎样的编码进行显示        httpServletResponse.setContentType("application/json;charset=utf-8");        //3.获取一个输出流对象        PrintWriter out=httpServletResponse.getWriter();        //4.向客户端输出一个json格式字符串        //4.1构建一个map对象        Map<String,Object> map=new HashMap<>();        map.put("state","500");        map.put("msg","username or password error");        //4.2基于jackson中的ObjectMapper对象将一个对象转换为json格式字符串        String jsonStr= new ObjectMapper().writeValueAsString(map);        out.println(jsonStr);        out.flush();    }}

修改配置类，设置登陆成功与失败处理器。

@Configurationpublic class SecutiryConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {    @Bean    public PasswordEncoder passwordEncoder(){        return new BCryptPasswordEncoder();    }    @Override    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {        //super.configure(http);        //关闭跨域攻击，不关闭容易出错        http.csrf().disable();        //自定义登陆表单        http.formLogin()                //设置登陆页面                .loginPage("/login.html")                //设置登陆请求处理地址(对应form表单中的action),登陆时会访问UserDetailService对象                .loginProcessingUrl("/login")                //设置请求用户名参数为username(默认就是username，可以自己修改，需要与表单同步)                .usernameParameter("username")                //请求请求密码参数为password(默认就是password，可以自己修改，需要与表单同步)                .passwordParameter("password")                //设置登陆成功跳转页面(默认为/index.html)                .successHandler(new RedirectAuthenticationSuccessHandler("你的url"))                //登陆失败访问的页面（默认为/login.html?error）               .failureHandler(new RedirectAuthenticationFailureHandler("你的url"))        //认证设计                http.authorizeRequests()                //设置要放行的咨询                .antMatchers("/login.html").permitAll()                //设置需要认证的请求（除了上面的要放行，其它都要进行认证）               .anyRequest().authenticated();    }}

启动服务进行访问测试（分别用正确和错误的账号进行测试）。

放行静态资源

在SecurityManager配置类中的configure(HttpSecurity http)方法中我们可以通过对anMatchers方法定义要放行静态资源，例如：

.authorizeRequests() //设置请求的授权        .antMatchers(   //配置下列路径的授权                "/index.html",                "/js/*",                "/css/*",                "/img/**",                "/bower_components/**",                "/login.html"        ).permitAll()   //设置上述所有路径不需要登录就能访问(放行)

其中：

“*”用于匹配0个或多个字符
“**”用于匹配0个或多个目录及字符

登出设计及实现

在SecurityManager配置类中的configure(HttpSecurity http)方法中，添加登出配置，例如

http.loGout()       //开始设置登出信息        .logoutUrl("/logout")   //登出路径        .logoutSuccessUrl("/login.html?logout");//设置登出后显示的页面

SpringSecurity授权逻辑实现

修改授权配置类

在权限配置类上添加启用全局方法访问控制注解，例如:

package com.cy.auth.config;//这个配置类是配置Spring-Security的,//prePostEnabled= true表示启动权限管理功能@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)@Configurationpublic class SpringSecurityConfigurer extends WebSecurityConfigurerAdapter {    ……}

定义资源Controller

定义一个ResourceController类,作为资源访问对象,例如

package com.cy.jt.auth.controller;@RestControllerpublic class ResourceController {    @PreAuthorize("hasAuthority('sys:res:create')")    @RequestMapping("/doCreate")    public String doCreate(){        return "add resource";    }    @PreAuthorize("hasAuthority('sys:res:update')")    @RequestMapping("doUpdate")    public String doUpdate(){        return "update resource";    }    @PreAuthorize("hasAuthority('sys:res:delete')")    @RequestMapping("/doDelete")    public String doDelete(){        return "delete resource";    }    @PreAuthorize("hasAuthority('sys:res:retrieve')")    @RequestMapping("/doRetrieve")    public String doRetrieve(){        return "retrieve resource";    }}

其中，@PreAuthorize注解描述方法时，用于告诉系统访问此方法时需要进行权限检测。需要具备指定权限才可以访问。例如：

@PreAuthorize(“hasAuthority('sys:res:delete”) 需要具备sys:res:delete权限
@PreAuthorize(“hasRole(‘admin')”) 需要具备admin角色启动服务访问测试

使用不同用户进行登陆，然后执行资源访问，假如没有权限，则会看到响应状态吗403，如图所示：

Spring Security 安全框架的原理是什么

Spring认证和授权异常处理

异常类型

对于SpringSecurity框架而言,在实现认证和授权业务时,可能出现如下两大类型异常:
1)AuthenticationException (用户还没有认证就去访问某个需要认证才可访问的方法时,可能出现的异常,这个异常通常对应的状态码401)
2)AccessDeniedException (用户认证以后,在访问一些没有权限的资源时,可能会出现的异常,这个异常通常对应的状态吗为403)

异常处理规范

SpringSecurity框架给了默认的异常处理方式,当默认的异常处理方式不满足我们实际业务需求时,此时我们就要自己定义异常处理逻辑,编写逻辑时需要遵循如下规范:
1)AuthenticationEntryPoint:统一处理 AuthenticationException 异常
2)AccessDeniedHandler:统一处理 AccessDeniedException 异常.

自定义异常处理对象

处理没有认证的访问异常

package com.cy.jt.config;public class DefaultAuthenticationEntryPoint implements AuthenticationEntryPoint {    @Override    public void commence(HttpServletRequest request,                         HttpServletResponse response,                         AuthenticationException e) throws IOException, ServletException {        //设置响应数据的编码        response.setCharacterEncoding("utf-8");        //告诉浏览器要响应的内容类型,以及编码        response.setContentType("application/json;charset=utf-8");        Map<String,Object> map=new HashMap<>();        map.put("state",401);        map.put("message","请先登录");        PrintWriter out=response.getWriter();        out.println(new ObjectMapper().writeValueAsString(map));        out.flush();        out.close();    }}

处理没有权限时抛出的异常

package com.cy.jt.config;public class DefaultAccessDeniedExceptionHandler implements AccessDeniedHandler {    @Override    public void handle(HttpServletRequest request,                       HttpServletResponse response,                       AccessDeniedException e) throws IOException, ServletException {        //设置响应数据的编码        response.setCharacterEncoding("utf-8");        //告诉浏览器要响应的内容类型,以及编码        response.setContentType("application/json;charset=utf-8");        Map<String,Object> map=new HashMap<>();        map.put("state",403);        map.put("message","没有此资源的访问权限");        PrintWriter out=response.getWriter();        out.println(new ObjectMapper().writeValueAsString(map));        out.flush();        out.close();    }}

配置异常处理对象

在配置类SecurityConfig中添加自定义异常处理对象,代码如下

 http.exceptionHandling()            .authenticationEntryPoint(new DefaultAuthenticationEntryPoint())            .accessDeniedHandler(new DefaultAccessDeniedExceptionHandler());

配置完成后,重启服务进行访问测试分析.

系统会话状态分析与实践何为会话状态

客户端与服务端通讯过程中产生的状态信息(类似会议记录),称之为会话状态.

会话状态如何存储

客户端浏览器与服务端通讯时使用的是http协议,这个协议本身是无状态协议,也就是说通过此协议,无法存储会话状态,此时在服务端与客户端就采用了一种Cookie与Session方式记录会话状态.

有状态的会话技术分析

Cookie 技术

Cookie是由服务端创建但在客户端存储会话状态的一个对象,此对象分为两种类型,一种为会话Cookie,一种为持久Cookie,浏览器在访问具体的某个域名时会携带这个域的有效Cookie到服务端.

会话Cookie: 浏览器关闭Cookie生命周期结束(一般默认都是会话Cookie)
持久Cookie: 持久Cookie是在Cookie对象创建时指定了生命周期,例如一周时间,即便浏览器关闭,持久Cookie依旧有效.

Session技术

Session技术由服务端创建,并在服务端存储会话状态的一个对象,当Session对象创建时,还会创建一个会话Cookie对象,并且通过这个会话Cookie将SessionId写到客户端,客户端下次访问服务端会携带这个会话Cookie,并且通过JsessionId找到Session对象,进而获取Session对象中存储的数据.Cookie默认的生命周期为30分钟.

在SpringSecurity中获取用户的认证信息,就可以通过如下方式进行实现:

 Authentication authentication =                SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();

无状态的会话技术分析

有状态的会话实现,在分布式架构中可能会存在很多问题,例如浏览器默认不支持携带其它域的Cookie信息进行资源访问,同时服务端的Session默认不能共享,当然我们有一种方式可以将session持久化到到一些数据库,例如Redis,下次请求到其它服务器(例如Tomcat)时,可以直接从Redis中获取登录信息,但是假如并发比较大,数据库的访问压力就会剧增,压力太大有可能会导致系统宕机.所以现在还有一种方案就是将用户的登录状态信息都存储在客户端,服务端不记录任何状态,服务端只负责对客户端传递过来的状态信息进行解析,基于此方式进行用户登录状态的判断,这样的会话过程称之为无状态会话.

以上就是Spring Security 安全框架的原理是什么，小编相信有部分知识点可能是我们日常工作会见到或用到的。希望你能通过这篇文章学到更多知识。更多详情敬请关注编程网精选频道。

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本文标题: Spring Security 安全框架的原理是什么

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