浅谈SpringSecurity基本原理

什么是SpringSecurity

SpringSecurity是一个基于Spring框架的安全框架，它提供了完善的认证（authentication）和授权（authorization）机制，可用于保护Web应用程序中的敏感资源。

SpringSecurity的基本原理

SpringSecurity的主要组件

SpringSecurity的主要组件包括：

1. 认证安全组件（Authentication）：负责验证用户身份。
2. 授权安全组件（Authorization）：负责控制用户对系统资源的访问权限。
3. 过滤器安全组件（Filter）：拦截用户请求并进行安全验证。

SpringSecurity的认证原理

SpringSecurity的认证原理基于“客户端（或用户）提供的凭据（credentials）”进行验证。凭据可以是用户名和密码、证书、OAuth令牌等。

SpringSecurity认证的大致过程如下：

1. 应用程序拦截客户端请求，并将其传递给SpringSecurity过滤器。
2. SpringSecurity过滤器验证客户端提供的凭据，并使用AuthenticationManager进行身份验证。
3. AuthenticationManager返回一个被验证的Authentication对象。
4. 如果Authentication对象不存在，则重新进行验证。否则，将Authentication对象存储在SecurityContextHolder中。
5. 认证完成后，SpringSecurity过滤器将请求传递给应用程序处理。

SpringSecurity的授权原理

SpringSecurity的授权原理基于“访问控制列表（Access Control List，ACL）”进行控制。ACL包含资源路径、角色和权限信息。

SpringSecurity授权的大致过程如下：

1. 应用程序在调用Controller之前，经过SpringSecurity的过滤器安全组件。
2. SpringSecurity过滤器验证客户端的Authorization信息，并获取客户端所属的角色以及访问资源的权限。
3. SpringSecurity根据ACL判断访问控制是否合法。
4. 如果不合法，SpringSecurity返回拒绝访问的响应码。
5. 如果合法，SpringSecurity将请求传递给Controller进行处理。

SpringSecurity示例1

配置SecurityConfig

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin().loginPage("/login")
                .permitAll().and()
                .logout().permitAll()
                .and()
                .csrf().disable();
    }

    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService)
                .passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

这里使用@EnableWebSecurity注解启用WebSecurity，重载configure(HttpSecurity http)方法，配置请求拦截规则。"/admin/**"路径需要“ADMIN”角色才能访问，其它请求需要经过认证才能访问。我们还可以对登录页面、登出操作、跨站请求伪造防护进行配置。

配置UserDetailsService

@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 " + username + " not found");
        }
        return new org.springframework.security.core.userdetails.User(user.getUsername(),
                user.getPassword(), getAuthorities(user));
    }

    private Collection<GrantedAuthority> getAuthorities(User user) {
        List<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
        for (Role role : user.getRoles()) {
            authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role.getName()));
        }
        return authorities;
    }
}

这里实现了UserDetailsService接口，重载loadUserByUsername(String username)方法，通过username查询用户，并将它的角色转换成Spring Security的角色。

运行示例

1. 使用注解@EnableWebSecurity启用Spring Security。
2. 配置AuthenticationManagerBuilder。

@Autowired
public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
    auth.userDetailsService(userDetailsService)
            .passwordEncoder(passwordEncoder());
}

@Bean
public PasswordEncoder passwordEncoder() {
    return new BCryptPasswordEncoder();
}

这里使用自定义的UserDetailsService，同时配置密码编码器BCryptPasswordEncoder。

1. 配置控制器

在Controller中，我们使用@RequestMapping注解定义多个请求路径，用于模拟不同权限的访问控制。

@Controller
public class HomeController {
    @RequestMapping(value = {"/", "/home"})
    public String home() {
        return "home";
    }

    @RequestMapping(value = "/admin")
    public String admin() {
        return "admin";
    }

    @RequestMapping(value = "/login")
    public String login() {
        return "login";
    }

    @RequestMapping(value = "/403")
    public String error403() {
        return "403";
    }
}

示例代码已上传至GitHub：https://github.com/liaojack8/SpringSecurityDemo。

SpringSecurity示例2

继承WebSecurityConfigurerAdapter

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication().withUser("admin").password(passwordEncoder().encode("admin")).roles("ADMIN","USER");
        auth.inMemoryAuthentication().withUser("user").password(passwordEncoder().encode("user")).roles("USER");
    }

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

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

这里使用内存用户存储进行模拟，并重载configure(HttpSecurity http)方法，配置请求拦截规则。

配置控制器

在Controller中，我们使用@RequestMapping注解定义多个请求路径，用于模拟不同权限的访问控制。

@Controller
public class HomeController {
    @RequestMapping(value = {"/", "/home"})
    public String home() {
        return "home";
    }

    @RequestMapping(value = "/admin")
    public String admin() {
        return "admin";
    }

    @RequestMapping(value = "/user")
    public String user() {
        return "user";
    }

    @RequestMapping(value = "/login")
    public String login() {
        return "login";
    }

    @RequestMapping(value = "/403")
    public String error403() {
        return "403";
    }
}

示例代码已上传至GitHub：https://github.com/liaojack8/SpringSecurityDemo-InMemory。

结语

通过以上两个示例，我们了解了SpringSecurity的基本原理以及如何在SpringBoot项目中进行配置和使用。同时，了解到SpringSecurity提供了多种认证和授权方式，我们可以根据实际情况进行选择和配置。