Spring Boot 中如何实现 HTTP 认证？

缺乏、安全感 2023-02-18 05:24 23阅读 0赞

HttpBasic 认证有一定的局限性与安全隐患，因此在实际项目中使用并不多，但是，有的时候为了测试方便，开启 HttpBasic 认证能方便很多。

因此松哥今天还是来和大家简单聊一聊 Spring Security 中的 HttpBasic 认证。

本文是 Spring Security 系列第 29 篇，阅读前面文章有助于更好理解本文：

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## 1.什么是 HttpBasic ##

Http Basic 认证是 Web 服务器和客户端之间进行认证的一种方式，最初是在 HTTP1.0 规范（RFC 1945）中定义，后续的有关安全的信息可以在 HTTP 1.1 规范（RFC 2616）和 HTTP 认证规范（RFC 2617）中找到。

HttpBasic 最大的优势在于使用非常简单，没有复杂的页面交互，只需要在请求头中携带相应的信息就可以认证成功，而且它是一种无状态登录，也就是 session 中并不会记录用户的登录信息。

HttpBasic 最大的问题在于安全性，因为用户名/密码只是简单的通过 Base64 编码之后就开始传送了，很容易被工具嗅探到，进而暴露用户信息。

Spring Security 中既支持基本的 HttpBasic 认证，也支持 Http 摘要认证，Http 摘要认证是在 HttpBasic 认证的基础上，提高了信息安全管理，但是代码复杂度也提高了不少，所以 Http 摘要认证使用并不多。

这里，松哥将和大家分享 Spring Security 中的这两种认证方式。

## 2.HttpBasic 认证 ##

我们先来看实现，再来分析它的认证流程。

首先创建一个 Spring Boot 项目，引入 Web 和 Spring Security 依赖，如下：

![format_png][]

接下来创建一个测试接口：

@RestController
    public class HelloController { 
        @GetMapping("/hello")
        public String hello() { 
            return "hello";
        }
    }

再开启 HttpBasic 认证：

最后再在 application.properties 中配置基本的用户信息，如下：

spring.security.user.password=123
    spring.security.user.name=javaboy

配置完成后，启动项目，访问 `/hello` 接口，此时浏览器中会有弹出框，让我们输入用户名/密码信息：

![format_png 1][]

此时我们查看请求响应头，如下：

![format_png 2][]

可以看到，浏览器响应了 401，同时还携带了一个 WWW-Authenticate 响应头，这个是用来描述认证形式的，如果我们使用的是 HttpBasic 认证，默认响应头格式如图所示。

接下来我们输入用户名密码，点击 Sign In 进行登录，登录成功后，就可以成功访问到 `/hello` 接口了。

我们查看第二次的请求，如下：

![format_png 3][]

大家可以看到，在请求头中，多了一个 Authorization 字段，该字段的值为 `Basic amF2YWJveToxMjM=`，

`amF2YWJveToxMjM=` 是一个经过 Base64 编码之后的字符串，我们将该字符串解码之后发现，结果如下：

String x = new String(Base64.getDecoder().decode("amF2YWJveToxMjM="), "UTF-8");

解码结果如下：

![format_png 4][]

可以看到，这就是我们的用户名密码信息。用户名/密码只是经过简单的 Base64 编码之后就开始传递了，所以说，这种认证方式比较危险⚠️。

我们再来稍微总结一下 HttpBasic 认证的流程：

1.  浏览器发出请求，说要访问 `/hello` 接口。
2.  服务端返回 401，表示未认证。同时在响应头中携带 WWW-Authenticate 字段来描述认证形式。
3.  浏览器收到 401 响应之后，弹出对话框，要求用户输入用户名/密码，用户输入完用户名/密码之后，浏览器会将之进行 Base64 编码，编码完成后，发送到服务端。
4.  服务端对浏览器传来的信息进行解码，并校验，当没问题的时候，给客户端作出响应。

大致的流程就是这样。

## 3.Http 摘要认证 ##

Http 摘要认证与 HttpBasic 认证基本兼容，但是要复杂很多，这个复杂不仅体现在代码上，也体现在请求过程中。

Http 摘要认证最重要的改进是他不会在网络上发送明文密码。它的整个认证流程是这样的：

1.  浏览器发出请求，说要访问 `/hello` 接口。
2.  服务端返回 401，表示未认证，同时在响应头中携带 WWW-Authenticate 字段来描述认证形式。不同的是，这次服务端会计算出一个随机字符串，一同返回前端，这样可以防止重放攻击（所谓重放攻击就是别人嗅探到你的摘要信息，把摘要当成密码一次次发送服务端，加一个会变化的随机字符串，生成的摘要信息就会变化，就可以防止重放攻击），如下：

![format_png 5][]

同时，服务端返回的字段还有一个 qop，表示保护级别，auth 表示只进行身份验证；auth-int 表示还要校验内容。

nonce 是服务端生成的随机字符串，这是一个经过 Base64 编码的字符串，经过解码我们发现，它是由过期时间和密钥组成的。在以后的请求中 nonce 会原封不动的再发回给服务端。

1.  客户端选择一个算法，根据该算法计算出密码以及其他数据的摘要，如下：

![format_png 6][]

可以看到，客户端发送到服务端的数据比较多。

*  nonce 就是服务端发来的随机字符串。
 *  response 是生成的摘要信息。
 *  nc 表示请求此时，可以防止重放攻击。
 *  cnonce 表示客户端发送给服务端的随机字符串。

1.  服务端根据客户端发送来的用户名，可以查询出用户密码，再根据用户密码可以计算出摘要信息，再将摘要信息和客户端发送来的摘要信息进行对比，就能确认用户身份。

这就是整个流程。

**一言以蔽之，原本的用户密码被摘要信息代替了，为了安全，摘要信息会根据服务端返回的随机字符串而发生变化，服务端根据用户密码，同样算出密码的摘要信息，再和客户端传来的摘要信息进行对比，没问题的话，用户就算认证成功了。当然，在此基础上还加了一些过期限制、重放攻击防范机制等。**

好了，那这个在 Spring Security 代码中该怎么实现呢？

@Configuration
    public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { 
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception { 
            http.authorizeRequests()
                    .anyRequest().authenticated()
                    .and()
                    .csrf()
                    .disable()
                    .exceptionHandling()
                    .authenticationEntryPoint(digestAuthenticationEntryPoint())
                    .and()
                    .addFilter(digestAuthenticationFilter());
        }
    
        @Bean
        DigestAuthenticationEntryPoint digestAuthenticationEntryPoint() { 
            DigestAuthenticationEntryPoint entryPoint = new DigestAuthenticationEntryPoint();
            entryPoint.setKey("javaboy");
            entryPoint.setRealmName("myrealm");
            entryPoint.setNonceValiditySeconds(1000);
            return entryPoint;
        }
        @Bean
        DigestAuthenticationFilter digestAuthenticationFilter() { 
            DigestAuthenticationFilter filter = new DigestAuthenticationFilter();
            filter.setAuthenticationEntryPoint(digestAuthenticationEntryPoint());
            filter.setUserDetailsService(userDetailsService());
            return filter;
        }
    
        @Override
        @Bean
        protected UserDetailsService userDetailsService() { 
            InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager();
            manager.createUser(User.withUsername("javaboy").password("123").roles("admin").build());
            return manager;
        }
    
        @Bean
        PasswordEncoder passwordEncoder() { 
            return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
        }
    
    }

配置无非就是两方面，一方面是服务端随机字符串的生成，另一方面就是客户端摘要信息的校验。

1.  首先提供 DigestAuthenticationEntryPoint 的实例，配置服务端随机数生成的一写参数，例如 nonce 有效期（多长时间会变），realm 的名字，以及生成 nonce 时所需要的 key。nonce 的具体生成逻辑在 DigestAuthenticationEntryPoint\#commence 方法中：

public void commence(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
    		AuthenticationException authException) throws IOException { 
    	HttpServletResponse httpResponse = response;
    	long expiryTime = System.currentTimeMillis() + (nonceValiditySeconds * 1000);
    	String signatureValue = DigestAuthUtils.md5Hex(expiryTime + ":" + key);
    	String nonceValue = expiryTime + ":" + signatureValue;
    	String nonceValueBase64 = new String(Base64.getEncoder().encode(nonceValue.getBytes()));
    	String authenticateHeader = "Digest realm=\"" + realmName + "\", "
    			+ "qop=\"auth\", nonce=\"" + nonceValueBase64 + "\"";
    	if (authException instanceof NonceExpiredException) { 
    		authenticateHeader = authenticateHeader + ", stale=\"true\"";
    	}
    	if (logger.isDebugEnabled()) { 
    		logger.debug("WWW-Authenticate header sent to user agent: "
    				+ authenticateHeader);
    	}
    	httpResponse.addHeader("WWW-Authenticate", authenticateHeader);
    	httpResponse.sendError(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value(),
    		HttpStatus.UNAUTHORIZED.getReasonPhrase());
    }

在这段代码中，首先获取到过期时间，然后给过期时间和 key 一起计算出消息摘要，再将 nonce 和消息摘要共同作为 value，计算出一个 Base64 编码字符，再将该编码字符写回到前端。

1.  配置 DigestAuthenticationFilter 过滤器，主要用来处理前端请求。过滤器的源码比较长，我这里就不贴出来了，一个核心的思路就是从前端拿到用户请求的摘要信息，服务端也根据一直的信息算出来一个摘要，再根据传过来的摘要信息进行比对，进而确认用户身份。

配置完成后，重启服务端进行测试。

测试效果其实和 HttpBasic 认证是一样的，所有的变化，只是背后的实现有所变化而已，用户体验是一样的。

## 4.小结 ##

Http 摘要认证的效果虽然比 HttpBasic 安全，但是其实大家看到，整个流程下来解决的安全问题其实还是非常有限。而且代码也麻烦了很多，因此这种认证方式并未广泛流行开来。

Http 认证小伙伴们作为一个了解即可，里边的有一些思想还是挺有意思的，可以激发我们解决其他问题的思路，例如对于重放攻击的的解决办法，我们如果想自己防御重放攻击，就可以参考这里的实现思路。

好啦，小伙伴们如果有收获，记得点个在看鼓励下松哥哦～

[Spring Security]: https://mp.weixin.qq.com/s/3O2yNnG56uAsMnJyrVptDg
[Spring Security 1]: https://mp.weixin.qq.com/s/Q0GkUb1Nt6ynV22LFHuQrQ
[Spring Security 2]: https://mp.weixin.qq.com/s/kHJRKwH-WUx-JEeaQMa7jw
[Spring Security _ JSON]: https://mp.weixin.qq.com/s/Xzt9ymff0DCbAQbklHOxpQ
[Spring Security 3]: https://mp.weixin.qq.com/s/BKAYXMaBBs0VrKZtzorn-w
[Spring Security 4]: https://mp.weixin.qq.com/s/EurEXmU0M9AKuUs4Jh_V5g
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[Spring Boot _ Spring Security]: https://mp.weixin.qq.com/s/aSsGNBSWMTsAEXjn9wQnYQ
[Spring Boot]: https://mp.weixin.qq.com/s/T6_PBRzIADE71af3yoKB6g
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[Spring Boot 1]: https://mp.weixin.qq.com/s/9SaNvVfiivWUIAe6OZgpZQ
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