Spring-Security-解析三-个性化认证-以及-RememberMe-实现

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Spring Security 解析(三) —— 个性化认证 以及 RememberMe 实现

  在学习 Spring Cloud 时，遇到了授权服务 oauth 相关内容时，总是一知半解，因此决定先把 Spring Security、Spring Security Oauth2 等权限、认证相关的内容、原理及设计学习并整理一遍。本系列文章就是在学习的过程中加强印象和理解所撰写的，如有侵权请告知。

项目环境:

  • JDK1.8
  • Spring boot 2.x
  • Spring Security 5.x

一、个性化认证

（一）配置登录

   在 授权过程 和 认证过程 中我们都是使用的 Security 默认的一个登录页面(/login)，那么如果我们想自定义一个登录页面该如何实现呢？其实很简单，我们新建 FormAuthenticationConfig 配置类，然后在 configure(HttpSecurity http) 方法中实现以下设置：

        http.formLogin()
                // 可以设置自定义的登录页面 或者（登录）接口
                // 注意 1：一般来说设置成（登录）接口后，该接口会配置成无权限即可访问，所以会走匿名 filter, 也就意味着不会走认证过程了，所以我们一般不直接设置成接口地址
                // 注意 2：这里配置的 地址一定要配置成无权限访问，否则将出现 一直重定向问题（因为无权限后又会重定向到这里配置的登录页 url）.loginPage(securityProperties.getLogin().getLoginPage())
                //.loginPage("/loginRequire")
                // 指定验证凭据的 URL（默认为 /login）,
                // 注意 1：这里修改后的 url 会意味着  UsernamePasswordAuthenticationFilter 将 验证此处的 url
                // 注意 2：与 loginPage 设置的接口地址是有 区别, 一但 loginPage 设置了的是访问接口 url，那么此处配置将无任何意义
                // 注意 3：这里设置的 Url 是有默认无权限访问的
                .loginProcessingUrl(securityProperties.getLogin().getLoginUrl())
                // 分别设置成功和失败的处理器
                .successHandler(customAuthenticationSuccessHandler)
                .failureHandler(customAuthenticationFailureHandler);

  最后在 SpringSecurityConfig 的 configure(HttpSecurity http) 方法中 调用 formAuthenticationConfig.configure(http) 即可;

   正如看到的一样，我们通过 loginPage()设置 登录页面 或 接口 , 通过 loginProcessingUrl() 设置 UsernamePasswordAuthenticationFilter 要匹配的 接口地址( 一定是 Post)（看过授权过程的同学应该都知道其默认的是 /login）。这里有以下几点值得注意：

  • loginPage() 这里配置的 地址 (不管是接口 url 还是登录页面) 一定要配置成无权限访问，否则将出现 一直重定向问题（因为无权限后又会重定向到这里配置的登录页 url
  • loginPage() 一般来说不直接设置成（登录）接口，因为设置了接口会配置成无权限即可访问（当然设置成登录页面也需要配置无权限访问），所以会走匿名 filter, 也就意味着不会走认证过程了，所以我们一般不直接设置成接口地址
  • loginProcessingUrl() 这里修改后的 url 会意味着 UsernamePasswordAuthenticationFilter 将 验证此处的 url
  • loginProcessingUrl() 这里设置的 Url 是有默认无权限访问的, 与 loginPage 设置的接口地址是有 区别, 一但 loginPage 设置了的是接口 url，那么此处配置将无任何意义
  • successHandler() 和 failureHandler 分别 设置认证成功处理器 和 认证失败处理器 (如果对这 2 个处理器没印象的话，建议回顾下授权过程)

（二）配置成功和失败处理器

   在授权过程中，我们增简单提及到过这 2 个处理器，在 Security 中默认的处理器分别是 SavedRequestAwareAuthenticationSuccessHandler 和 SimpleUrlAuthenticationFailureHandler，这次我们自定义这 2 个处理器，分别为 CustomAuthenticationSuccessHandler (extends SavedRequestAwareAuthenticationSuccessHandler) 重写 onAuthenticationSuccess() 方法 :

@Component("customAuthenticationSuccessHandler")
@Slf4j
public class CustomAuthenticationSuccessHandler extends SavedRequestAwareAuthenticationSuccessHandler {
    @Autowired
    private SecurityProperties securityProperties;

    private RequestCache requestCache = new HttpSessionRequestCache();

    @Override
    public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
                                        Authentication authentication) throws IOException, ServletException {logger.info("登录成功");
        // 如果设置了 loginSuccessUrl，总是跳到设置的地址上
        // 如果没设置，则尝试跳转到登录之前访问的地址上，如果登录前访问地址为空，则跳到网站根路径上
        if (!StringUtils.isEmpty(securityProperties.getLogin().getLoginSuccessUrl())) {requestCache.removeRequest(request, response);
            setAlwaysUseDefaultTargetUrl(true);
            setDefaultTargetUrl(securityProperties.getLogin().getLoginSuccessUrl());
        }
        super.onAuthenticationSuccess(request, response, authentication);
    }

}

和 CustomAuthenticationFailureHandler(extends SimpleUrlAuthenticationFailureHandler) 重写 onAuthenticationFailure() 方法 :

@Component("customAuthenticationFailureHandler")
@Slf4j
public class CustomAuthenticationFailureHandler extends SimpleUrlAuthenticationFailureHandler {

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    @Autowired
    private SecurityProperties securityProperties;

    private RedirectStrategy redirectStrategy = new DefaultRedirectStrategy();

    @Override
    public void onAuthenticationFailure(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
                                        AuthenticationException exception) throws IOException {logger.info("登录失败");
        if (StringUtils.isEmpty(securityProperties.getLogin().getLoginErrorUrl())){response.setStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.value());
            response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
            response.getWriter().write(objectMapper.writeValueAsString(exception.getMessage()));

        } else {
            // 跳转设置的登陆失败页面
            redirectStrategy.sendRedirect(request,response,securityProperties.getLogin().getLoginErrorUrl());
        }

    }
}

（三）自定义的登陆页面

这里就不再描述，直接贴代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title> 登录 </title>
</head>
<body>
<h2> 登录页面 </h2>
<form action="/loginUp" method="post">  
    <table>
        <tr>
            <td> 用户名:</td>
            <td><input type="text" name="username"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td> 密码:</td>
            <td><input type="password" name="password"></td>
        </tr>
        <tr>
            <td colspan='2'><input name="remember-me" type="checkbox" value="true"/> 记住我 </td>
        </tr>
        <tr>
            <td colspan="2">
                <button type="submit"> 登录 </button>
            </td>
        </tr>
    </table>
</form>
</body>
</html>

  注意这里请求的地址是 loginProcessingUrl() 配置的地址

（四）测试验证

  这里就不在贴结果图了，只要我们明白结果流程就行是这样的就可以：
localhost:8080 ——> 点击 测试验证 Security 权限控制 ————> 跳转到 我们自定义的 /loginUp.html 登录页, 登录后 ————> 有配置 loginSuccessUrl, 则跳转到 loginSuccess.html; 反之则直接跳转到 /get_user/test 接口返回结果。整个流程就全面涉及到了我们自定义的登录页面、自定义的登录成功 / 失败处理器。

二、RememberMe（记住我）功能解析

（一）RememberMe 功能实现配置

首先我们一股脑的将 rememberMe 配置加上，然后看下现象：

1、创建 persistent_logins 表，用于存储 token 和用户的关联信息：

create table persistent_logins (username varchar(64) not null, series varchar(64) primary key, token varchar(64) not null, last_used timestamp not null);

2、添加 rememberMe 配置 信息

    @Bean
    public PersistentTokenRepository persistentTokenRepository(){JdbcTokenRepositoryImpl tokenRepository = new JdbcTokenRepositoryImpl();
        tokenRepository.setDataSource(dataSource);
        // 如果 token 表不存在，使用下面语句可以初始化 persistent_logins（ddl 在 db 目录下）表；若存在，请注释掉这条语句，否则会报错。//tokenRepository.setCreateTableOnStartup(true);
        return tokenRepository;
    }
    
     @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {formAuthenticationConfig.configure(http);
        http.   ....
                .and()
                // 开启 记住我功能，意味着 RememberMeAuthenticationFilter 将会 从 Cookie 中获取 token 信息
                .rememberMe()
                // 设置 tokenRepository，这里默认使用 jdbcTokenRepositoryImpl，意味着我们将从数据库中读取 token 所代表的用户信息
                .tokenRepository(persistentTokenRepository())
                // 设置  userDetailsService , 和 认证过程的一样，RememberMe 有专门的 RememberMeAuthenticationProvider , 也就意味着需要 使用 UserDetailsService 加载 UserDetails 信息
                .userDetailsService(userDetailsService)
                // 设置 rememberMe 的有效时间，这里通过 配置来设置
                .tokenValiditySeconds(securityProperties.getLogin().getRememberMeSeconds())
                .and()
                .csrf().disable(); // 关闭 csrf 跨站（域）攻击防控
    }

这里解释下配置：

  • rememberMe() 开启 记住我功能，意味着 RememberMeAuthenticationFilter 将会 从 Cookie 中获取 token 信息
  • tokenRepository() 配置 token 的获取策略，这里配置成从数据库中读取
  • userDetailsService() 配置 UserDetaisService (如果不熟悉该对象，建议回顾认证过程)
  • tokenValiditySeconds() 设置 rememberMe 的有效时间，这里通过 配置来设置

另一个重要的配置在登录页面，这里的 必须是 name=”remember-me”，rememberMe 就是通过验证这个配置来开启 remermberMe 功能的。

<input name="remember-me" type="checkbox" value="true"/> 记住我 </td>

  实操结果应该为：进入登陆页面 ——> 勾选记住我后登录 ——> 成功后，查看 persistent_logins 表发现有一条数据——> 重启项目 ——> 重新访问需要登录才能访问的页面, 发现无需登录即可访问——> 删除 persistent_logins 表数据，等待 token 设置的有效时间过期，然后重新刷新页面发现跳转到登陆页面。

（二）RembemberMe 实现源码解析

   首先我们查看 UsernamePasswordAuthenticationFiler(AbstractAuthenticationProcessingFilter) 的 successfulAuthentication() 方法内部源码：

protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response, FilterChain chain, Authentication authResult)
            throws IOException, ServletException {
        
        // 1 设置 认证成功的 Authentication 对象到 SecurityContext 中
        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authResult);
        
        // 2 调用 RememberMe 相关 service 处理
        rememberMeServices.loginSuccess(request, response, authResult);

        // Fire event
        if (this.eventPublisher != null) {
            eventPublisher.publishEvent(new InteractiveAuthenticationSuccessEvent(authResult, this.getClass()));
        }
        //3 调用成功处理器
        successHandler.onAuthenticationSuccess(request, response, authResult);
    }

其中我们发现我们本次重点关注的一行代码：rememberMeServices.loginSuccess(request, response, authResult) , 查看这个方法内部源码：

@Override
    public final void loginSuccess(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response, Authentication successfulAuthentication) {
        // 这里就在判断用户是否勾选了记住我
        if (!rememberMeRequested(request, parameter)) {logger.debug("Remember-me login not requested.");
            return;
        }

        onLoginSuccess(request, response, successfulAuthentication);
    }

通过 rememberMeRequested() 判断是否勾选了记住我。
onLoginSuccess() 方法 最终会调用到 PersistentTokenBasedRememberMeServices 的 onLoginSuccess() 方法，贴出其方法源码如下：

protected void onLoginSuccess(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response, Authentication successfulAuthentication) {
        // 1 获取账户名
        String username = successfulAuthentication.getName();
        
        // 2 创建  PersistentRememberMeToken 对象
        PersistentRememberMeToken persistentToken = new PersistentRememberMeToken(username, generateSeriesData(), generateTokenData(), new Date());
        try {
            // 3 通过 tokenRepository 存储 persistentRememberMeToken 信息
            tokenRepository.createNewToken(persistentToken);
            // 4 将 persistentRememberMeToken 信息添加到 Cookie 中
            addCookie(persistentToken, request, response);
        }
        catch (Exception e) {logger.error("Failed to save persistent token", e);
        }
    }

分析下源码步骤：

  • 获取 账户信息 username
  • 传入 username 创建 PersistentRememberMeToken 对象
  • 通过 tokenRepository 存储 persistentRememberMeToken 信息
  • 将 persistentRememberMeToken 信息添加到 Cookie 中

  这里的 tokenRepository 就是我们配置 rememberMe 功能所设置的。经过上面的解析我们看到了 rememberServices 将 创建一个 token 信息，并存储到数据库（因为我们配置的是数据库存储方式 JdbcTokenRepositoryImpl）中，并将 token 信息添加到 Cookie 中了。到这里，我们看到了 RememberMe 实现前的一些业务处理，那么后面如何实现 RememberMe，我想大家心里大概都有个底了。这里直接抛出之前授权过程中我们没有提及到的 filter 类 RememberMeAuthenticationFilter，它是介于 UsernamePasswordAuthenticationFilter 和 AnonymousAuthenticationFilter 之间的一个 filter，它主要负责的就是前面的 filter 都没有认证成功后从 Cookie 中获取 token 信息然后再通过 tokenRepository 获取 登录用户名，然后 UserDetailsServcie 加载 UserDetails 信息，最后创建 Authticaton（RememberMeAuthenticationToken）信息再调用 AuthenticationManager.authenticate() 进行认证过程。

RememberMeAuthenticationFilter

  我们来看下 RememberMeAuthenticationFilter 的 dofiler 方法源码：

public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;

        if (SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() == null) {//  1 调用 rememberMeServices.autoLogin() 获取 Authtication 信息
            Authentication rememberMeAuth = rememberMeServices.autoLogin(request,
                    response);

            if (rememberMeAuth != null) {
                // Attempt authenticaton via AuthenticationManager
                try {// 2 调用 authenticationManager.authenticate() 认证
                    rememberMeAuth = authenticationManager.authenticate(rememberMeAuth);
                    
                    ......
                    }

                }
                catch (AuthenticationException authenticationException) {.....}

            chain.doFilter(request, response);
        }

我们主要关注 rememberMeServices.autoLogin(request,response) 方法实现，查看器源码：

@Override
    public final Authentication autoLogin(HttpServletRequest request,
            HttpServletResponse response) {
        // 1 从 Cookie 中获取 token 信息
        String rememberMeCookie = extractRememberMeCookie(request);

        if (rememberMeCookie == null) {return null;}
        
        if (rememberMeCookie.length() == 0) {cancelCookie(request, response);
            return null;
        }

        UserDetails user = null;

        try {
            // 2 解析 token 信息
            String[] cookieTokens = decodeCookie(rememberMeCookie);
            // 3 通过 token 信息 生成 Uerdetails 信息
            user = processAutoLoginCookie(cookieTokens, request, response);
            userDetailsChecker.check(user);

            logger.debug("Remember-me cookie accepted");
            // 4 通过 UserDetails 信息创建 Authentication 
            return createSuccessfulAuthentication(request, user);
        } 
        .....
    }

内部实现步骤：

  • 从 Cookie 中获取 token 信息并解析
  • 通过 解析的 token 生成 UserDetails（processAutoLoginCookie() 方法实现）
  • 通过 UserDetails 生成 Authentication (createSuccessfulAuthentication() 创建 RememberMeAuthenticationToken )

其中最关键的一部是 processAutoLoginCookie() 方法是如何生成 UserDetails 对象的，我们查看这个方法源码实现：

protected UserDetails processAutoLoginCookie(String[] cookieTokens,
            HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {final String presentedSeries = cookieTokens[0];
        final String presentedToken = cookieTokens[1];
        // 1 通过 tokenRepository 加载数据库 token 信息
        PersistentRememberMeToken token = tokenRepository
                .getTokenForSeries(presentedSeries);

        PersistentRememberMeToken newToken = new PersistentRememberMeToken(token.getUsername(), token.getSeries(), generateTokenData(), new Date());
        // 2 判断 用户传入 token 和数据中的 token 是否一致，不一致可能存在安全问题
        if (!presentedToken.equals(token.getTokenValue())) {tokenRepository.removeUserTokens(token.getUsername());
            throw new CookieTheftException(
                    messages.getMessage(
                            "PersistentTokenBasedRememberMeServices.cookieStolen",
                            "Invalid remember-me token (Series/token) mismatch. Implies previous cookie theft attack."));
        }
        try {
            // 3 更新 token 并添加到 Cookie 中
            tokenRepository.updateToken(newToken.getSeries(), newToken.getTokenValue(),
                    newToken.getDate());
            addCookie(newToken, request, response);
        }
        catch (Exception e) {
            throw new RememberMeAuthenticationException("Autologin failed due to data access problem");
        }
        // 4 通过 UserDetailsService().loadUserByUsername() 方法加载 UserDetails 信息并返回
        return getUserDetailsService().loadUserByUsername(token.getUsername());
    }

我们看下其内部步骤：

  • 通过 tokenRepository 加载数据库 token 信息
  • 判断 用户传入 token 和数据中的 token 是否一致，不一致可能存在安全问题
  • 更新 token 并添加到 Cookie 中
  • 通过 UserDetailsService().loadUserByUsername() 方法加载 UserDetails 信息并返回

   看到这里相信大家以下就明白了，当初为啥在启用 rememberMe 功能时要配置 tokenRepository 和 UserDetailsService 了。

这里我就不再演示整个实现的流程了，老规矩，上流程图：

   本文介绍个性化认证和 RememberMe 的代码可以访问代码仓库中的 security 模块，项目的 github 地址 : https://github.com/BUG9/sprin…

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正文完
发表至： java
2019-08-29
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