后端进阶之路——综述Spring Security认证，授权（一）

前言

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以下是在每个标题前添加#符号后的文本：

✍1. 引言

✌ 背景介绍：网络安全的重要性

网络安全的重要性无法被低估。随着我们越来越依赖互联网和数字技术，网络安全问题变得愈发严峻。以下是网络安全的几个重要方面：

1. 防止数据泄露：网络安全确保我们的个人信息、敏感数据和商业机密不会落入未授权的人手中。这包括银行账户信息、社交媒体账号、医疗记录等。

2. 防范黑客攻击：黑客可以通过各种方式入侵网络系统，窃取信息、破坏系统或勒索金钱。网络安全措施有助于防止这些攻击，并保护我们的计算机、移动设备和网络连接。

3. 维护企业安全：对于企业而言，网络安全至关重要。保护公司的数据和机密信息，防止竞争对手或恶意行为者获取敏感信息，确保业务的连续性和声誉。

4. 保护个人隐私：在数字时代，我们的个人隐私面临威胁。网络安全可以帮助我们保护个人身份和隐私，避免成为身份盗窃、网络欺诈或网络骚扰的受害者。

5. 防止网络犯罪：网络安全对于打击网络犯罪至关重要。网络犯罪包括电信诈骗、网络钓鱼、恶意软件传播等。通过加强网络安全，可以降低这些犯罪行为的发生率，并维护社会的安全和秩序。

✌ Spring Security简介：什么是Spring Security，它的作用和优势

Spring Security是一个用于在Java应用程序中实现身份验证和授权的框架。它对应用程序进行保护，以防止未经授权的访问，并确保只有经过身份验证的用户可以执行特定操作。

Spring Security的主要作用是提供全面的安全性解决方案，包括用户认证、授权、会话管理和密码加密等功能。它可以轻松集成到Spring应用程序中，并通过配置和自定义来满足各种安全需求。

以下是Spring Security的几个优点：

1. 统一的安全管控：Spring Security提供了一套完善的安全管理框架，使得开发者可以方便地集中管理应用程序的安全性，而无需重复编写安全相关的代码。

2. 灵活的身份验证和授权机制：Spring Security支持多种身份验证方式，如基于表单的身份验证、HTTP Basic和Digest身份验证、LDAP身份验证等。它还提供了细粒度的授权机制，可以通过注解或配置的方式定义权限规则。

3. 安全性扩展性：Spring Security具有良好的扩展性，可以与其他框架和技术无缝集成，例如Spring框架、OAuth、OpenID等。这使得开发人员可以根据项目需求选择合适的安全性解决方案。

4. 内置防护措施：Spring Security提供了对常见安全威胁的内置防护机制，如跨站点请求伪造（CSRF）保护、点击劫持保护、会话管理等。这些功能可以有效地提高应用程序的安全性。

✍2. Spring Security基本概念

Spring Security是一个基于Java的身份验证和访问控制框架，用于保护Web应用程序和服务。它提供了一套功能强大的安全性特性，帮助开发人员在应用程序中实现各种身份验证和授权方案。

✌认证(Authentication)：验证用户身份

认证是确认用户身份的过程。当用户尝试登录系统时，Spring Security会验证用户提供的凭据是否有效，并根据验证结果构建一个代表用户身份的对象，称为Authentication对象。

代码演示

当使用Spring Security进行身份验证时，可以通过以下代码片段来理解认证过程：

1. 创建一个自定义的 UserDetailsService 实现来加载用户信息：

@Service
public class UserDetailsServiceImpl implements UserDetailsService {
    
    

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
    
    
        User user = userRepository.findByUsername(username);
        if (user == null) {
    
    
            throw new UsernameNotFoundException("User not found with username: " + username);
        }
        return new org.springframework.security.core.userdetails.User(user.getUsername(), user.getPassword(),
                getAuthorities(user.getRoles()));
    }

    private Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities(Set<Role> roles) {
    
    
        return roles.stream()
                .map(role -> new SimpleGrantedAuthority(role.getName()))
                .collect(Collectors.toList());
    }
}

2. 配置 Spring Security 来使用上述的 UserDetailsService 实现：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    
    

    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
    
    
        auth.userDetailsService(userDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

    // 密码加密器
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
    
    
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    
    
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasAnyRole("USER", "ADMIN")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin().permitAll()
                .and()
                .logout().permitAll();
    }
}

3. 在控制器中处理登录请求：

@Controller
public class LoginController {
    
    

    @GetMapping("/login")
    public String login() {
    
    
        return "login";
    }

    @GetMapping("/")
    public String home() {
    
    
        return "home";
    }
}

以上代码演示了一个基本的Spring
Security身份验证过程。当用户尝试访问受保护的资源时，会被重定向到登录页面（/login）。用户输入用户名和密码后，Spring
Security将通过 UserDetailsService 加载用户信息，并使用提供的凭据进行验证。如果验证成功，将创建一个
Authentication 对象表示用户身份，并允许用户访问受保护的资源。

✌授权(Authorization)：授予用户访问权限

授权是确定用户是否有权限执行某个操作或访问某个资源的过程。Spring Security提供了丰富的授权机制，包括基于角色（Role）和权限（Permission）的授权方式。

代码演示

当涉及到授权时，Spring Security提供了几种常见的授权方式。下面是一些代码片段来帮助理解这些授权机制。

1. 基于角色（Role）的授权：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    
    

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    
    
        http.authorizeRequests()
            .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
            .antMatchers("/user/**").hasAnyRole("USER", "ADMIN")
            .anyRequest().authenticated()
            .and()
            .formLogin();
    }

    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
    
    
        auth.inMemoryAuthentication()
            .withUser("user").password("{noop}password").roles("USER")
            .and()
            .withUser("admin").password("{noop}password").roles("ADMIN");
    }
}

在上面的示例中，我们使用了基于角色的授权方式。通过hasRole()和hasAnyRole()方法，我们可以指定哪些角色有访问权限。在configureGlobal()方法中，我们使用了一个简单的内存身份验证，其中包含了具有不同角色的两个用户。

2. 基于权限（Permission）的授权：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    
    

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    
    
        http.authorizeRequests()
            .antMatchers("/admin/**").hasAuthority("ADMIN")
            .antMatchers("/user/**").hasAnyAuthority("USER", "ADMIN")
            .anyRequest().authenticated()
            .and()
            .formLogin();
    }

    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
    
    
        auth.inMemoryAuthentication()
            .withUser("user").password("{noop}password").authorities("USER")
            .and()
            .withUser("admin").password("{noop}password").authorities("ADMIN");
    }
}

在上面的示例中，我们使用了基于权限的授权方式。通过hasAuthority()和hasAnyAuthority()方法，我们可以指定哪些权限有访问权限。在configureGlobal()方法中，我们使用了相同的内存身份验证，但是这次我们分配了不同的权限。

✌安全上下文(Security Context)：保存已认证的用户信息

用户详情（User Details）：用户详情是Spring Security中表示用户信息的接口，通常由开发人员实现以提供自定义用户信息。它包含用户的用户名、密码、角色等属性。

代码演示

以下是自定义用户详情（User Details）并在安全上下文（Security Context）中保存已认证的用户信息。

import org.springframework.security.core.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;

import java.util.Collection;

public class CustomUserDetails implements UserDetails {
    
    
    private String username;
    private String password;
    private Collection<? extends GrantedAuthority> authorities;

    public CustomUserDetails(String username, String password, Collection<? extends GrantedAuthority> authorities) {
    
    
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.authorities = authorities;
    }

    @Override
    public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {
    
    
        return authorities;
    }

    @Override
    public String getPassword() {
    
    
        return password;
    }

    @Override
    public String getUsername() {
    
    
        return username;
    }

    // 下面的方法可以根据实际需求进行实现

    @Override
    public boolean isAccountNonExpired() {
    
    
        return true;
    }

    @Override
    public boolean isAccountNonLocked() {
    
    
        return true;
    }

    @Override
    public boolean isCredentialsNonExpired() {
    
    
        return true;
    }

    @Override
    public boolean isEnabled() {
    
    
        return true;
    }
}

在上述代码中，CustomUserDetails 类实现了 UserDetails
接口，并提供了必要的方法来获取用户名、密码和用户角色等属性。这个类是开发人员自定义的用户详情实现。

一旦你在认证过程中验证了用户的凭据，你可以创建 CustomUserDetails 实例，并将其放入安全上下文中：

import org.springframework.security.core.Authentication;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContextHolder;

public class AuthenticationService {
    
    
    public void authenticateUser(String username, String password) {
    
    
        // 通过验证用户名和密码

        // 创建用户详情
        UserDetails userDetails = new CustomUserDetails(username, password, authorities);

        // 创建认证对象
        Authentication authentication = new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, password, authorities);

        // 将认证对象放入安全上下文
        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
    }
}

在上述代码中，authenticateUser 方法创建了一个 CustomUserDetails 实例，并使用该实例创建了一个
UsernamePasswordAuthenticationToken
对象。然后，它将认证对象放入安全上下文中，以便后续可以访问已认证的用户信息。

✌过滤器链(Filter Chain)：处理请求的过程

过滤器链（Filter Chain）：过滤器链是Spring Security的核心组件之一，负责处理请求的安全性。它由多个过滤器组成，每个过滤器负责执行特定的安全操作，例如身份验证、授权检查等。

下面是一个基本的Spring Security过滤器链配置

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    
    

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
    
    
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/public/**").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .and()
            .logout();
    }
}

在上面的示例中，SecurityConfig类继承了WebSecurityConfigurerAdapter，这是一个方便的基类，用于配置Spring
Security。

configure()方法用于配置HttpSecurity对象，它定义了过滤器链的行为。在该示例中，过滤器链执行以下操作：

1. authorizeRequests()：配置请求授权规则。
2. .antMatchers("/public/**").permitAll()：允许所有用户访问以/public/开头的URL。
3. .anyRequest().authenticated()：对于其他所有请求，要求用户进行身份验证。
4. .formLogin()：启用基于表单的身份验证。
5. .logout()：启用退出功能。

✍小结

Spring Security是一个功能强大的Java框架，用于在应用程序中实现认证（Authentication）和授权（Authorization）功能。它提供了一套细粒度的安全性控制机制，帮助保护应用程序免受恶意攻击和未经授权的访问。

下一篇我们会详细讲述Spring Security配置问题