Spring Security 之身份认证

悠悠 2022-01-16 13:43 431阅读 0赞

Spring Security可以运行在不同的身份认证环境中，当我们推荐用户使用Spring Security进行身份认证但并不推荐集成到容器管理的身份认证中时，但当你集成到自己的身份认证系统时，它依然是支持的。

**1. Spring Security中的身份认证是什么？**

现在让我们考虑一下每个人都熟悉的标准身份认证场景：

（1）用户打算使用用户名和密码登陆系统

（2）系统验证用户名和密码合法

（3）得到用户信息的上下文（角色等信息）

（4）为用户建立一个安全上下文

（5）用户接下来可能执行一些权限访问机制下的受保护的操作，检查与当前安全上下文有关的必须的权限

上面前三步是身份认证的过程，接下来看看身份认证的详细过程：

（1）用户名和密码获得之后组合成 UsernamePasswordAuthenticationToken 的实例（前文讨论过的Authentication接口的实例）

（2）将该令牌传递给 AuthenticationManager 实例进行验证

（3）验证成功后，AuthenticationManager 会返回填充好的 Authentication 实例

（4）通过调用 SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(...) 建立安全上下文的实例，传递到返回的身份认证对象上

下面是进行身份认证的代码片段：

import org.springframework.security.authentication.*;
 import org.springframework.security.core.*;
 import org.springframework.security.core.authority.SimpleGrantedAuthority;
 import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;
 
 public class AuthenticationExample {
 
   private static AuthenticationManager am = new SampleAuthenticationManager();
   
   public static void main(String[] args) throws Exception {
     BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
     while(true) {
       System.out.println("Please enter your username:");
       String name = in.readLine();
       System.out.println("Please enter your password:");
       String password = in.readLine();
       try {
         Authentication request = new UsernamePasswordAuthenticationToken(name, password);
         Authentication result = am.authenticate(request);
         SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(result);
         break;
       } catch(AuthenticationException e) {
         System.out.println("Authentication failed: " + e.getMessage());
       }
     }
     System.out.println("Successfully authenticated. Security context contains: " +
               SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication());
   }
 }
 
 class SampleAuthenticationManager implements AuthenticationManager {
 
   static final List<GrantedAuthority> AUTHORITIES = new ArrayList<GrantedAuthority>();
   
   static {
     AUTHORITIES.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_USER"));
   }
   
   public Authentication authenticate(Authentication auth) throws AuthenticationException {
     if (auth.getName().equals(auth.getCredentials())) {
       return new UsernamePasswordAuthenticationToken(auth.getName(),
         auth.getCredentials(), AUTHORITIES);
       }
       throw new BadCredentialsException("Bad Credentials");
   }
   
 }

我们写了一个小程序,要求用户输入用户名和密码并执行上述序列。我们实现的 AuthenticationManager 会验证用户名和密码是否一致，它分配了一个角色给每个用户。上面的输出类似于这样：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>Please enter your username:favboyPlease enter your password:favccxxAuthentication failed:&nbsp;Bad CredentialsPlease enter your username:favboyPlease enter your password:favboySuccessfully authenticated. Security context contains: \&nbsp;org.springframework.security.authentication.UsernamePasswordAuthenticationToken@441d0230: \&nbsp;Principal: bob; Password: [PROTECTED]; \&nbsp;Authenticated: true; Details: null; \&nbsp;Granted Authorities: ROLE_USER</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意，你通常不需要写任何代码。这个过程通常发生在内部，如web身份认证过滤器。上面的代码仅仅是告诉我们在Spring Security中使用身份认证是如此简单的事情。当 SecurityContextHolder 包含一个填充的 Authentication 对象时用户身份就完成了。

**2. 直接设置 SecurityContextHolder的内容**

实际上，Spring Security并不关心如何将 Authentication对象放到SecurityContextHolder中。唯一的关键就是 SecurityContextHolder需要在用户操作认证的 AbstractSecurityInterceptor 之前已经有了Authentication对象。

对于那些不是Spring Security的系统，你可以自己写过滤器或MVC控制器与身份认证系统进行集成。比如，你可能使用容器管理的身份认证系统从ThreadLocal或JNDI中得到用户。也可能你在一个拥有遗留的身份认证系统的公司工作，这是一个企业的“标准”，对此你是无能为力的。在这种情形下，使用Spring Security提供身份认证是非常容易的，你只需要写一个过滤器读取第三方的用户信息，然后构建一个Spring Security特定的 Authentication对象，并把它放到AuthenticationContextHolder中即可。在这种情况下，你需要考虑自带的身份认证的基础信息。比如，你需要在响应到客户端之前，先创建一个HTTP session会话在请求之间缓存上下文。

**3 在Web应用中使用身份认证**

接下来，我们探究一下Web应用不配置web.xml安全策略的情况下如何使用Spring Security进行身份认证，如何建立用户身份认证和安全上下文？

下面是web应用身份认证的流程：

（1）访问某应用的首页，点击某个链接。

（2）发送一个请求到服务器，服务器判断用户是否正在访问受保护的资源。

（3）由于用户之前并未进行身份认证，服务器发送一个响应（该响应可能是HTTP响应代码，也可能直接跳转到某web页面）告诉用户必须进行身份认证。

（4）身份认证机制决定了浏览器是跳转到特定的web页面让用户填写form表单，或者浏览器以某种方式（基本的身份认证对话框、cookie或X.509证书）检索用户身份。

（5）浏览器发送响应（包含表单信息的HTTP POST请求或是包含用户身份认证详细信息的HTTP表头）回服务器。

（6）接下来，服务器会决定之前的凭证是否有效。如果有效的话，会进行下一步。否则的话，浏览器通常会询问是否需要重试。

（7）原始的请求会导致身份认证流程重新进行，重新判断用户有足够的权限访问受保护的资源，如果用户有权限的话，请求就是成功的。否则的话，会返回HTTP错误码403，表示用户没有权限操作。

Spring Security有具体的类负责上面的步骤，主要的类有 ExceptionTranslationFilter ， AuthenticationEntryPoint 和调用AuenticationManager 的“身份认证机制”。

**3.1 ExceptionTranslationFilter**

顾名思义，ExceptionTranslationFilter是处理Spring Security中异常的过滤器，这些异常都是由提供身份认证服务的 AbstractSecurityInterceptor 抛出。

**3.2 AuthenticationEntryPoint**

上面步骤3的操作中是 AuenticationEntryPoint 的职责，你能想象每个web应用都有默认的身份认证测试，每个主要的身份认证系统都有 AuthenticationEntryPoint 实现，通常执行步骤3中描述的行动之一。

**3.3 身份认证机制**

一旦你的浏览器提交了验证证书（HTTP表单 POST或 HTTP头），这需要服务器上的一些东西保存这些权限信息。但是现在进入上面的第6步，在Spring Security中我们有一个特定的名称，为了手机验证信息的操作。从一个用户代理中（通常是浏览器），引用它作为一个“验证机制”。例如基于表单的登陆或BASIC验证。一旦从用户代理出收集到验证细节， Authentication请求对象就会建立，然后提交给AuthenticationManager。

身份认证机制收到填充好的 Authentication 对象之后，它会认为请求合法，把 Authentication放到SecurityContextHolder中，然后重试原始的请求（第7步）。如另一方面， AuthenticationManager拒绝了请求，身份认证机制会让用户代理重试（第2步）。

**3.4 在请求间保存 SecurityContext**

根据应用类型，需要一个策略在用户操作之间保存security上下文。在典型的web应用中，一次用户登陆日志随后就由它的session id所确定，服务器为保持session会话会缓存主体信息。在Spring Security中，在请求间存储SecurityContext的职责落在了 SecurityContextPersistenceFilter上，默认情况下，SecurityContextPersistenceFilter会在HTTP请求中将上下文存储在HttpSession属性上。每次请求的上下文都会存储在 SecurityContextHolder上，而且，最重要的是，当请求完成时它会清除 SecurityContextHolder。为了安全方面考虑，用户不应该直接操作 HttpSession，这里有简单的方法实现-使用 SecurityContextHolder代替。

很多其他类型的应用（比如一个无状态的REST Web服务）不会使用HTTP会话，会在每次请求时重新验证。然而，将 SecurityContextPersistenceFilter包含了请求链中仍然是非常重要的，这样就会确保在每次请求后 SecurityContextHolder会被清空。

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