SpringBoot Security

Posted on 2024-09-03 Edited on 2024-09-04 In SE , SpringBoot

关于 SpringBoot Security 安全框架，以及在项目中如何使用（未完成）

Spring Security

什么是 Spring Security

一个安全框架

主要负责实现两大功能：认证与授权

事实上就是一系列具有特定功能的过滤器组合成为的一个过滤链（Filler Chain）

过滤器链解析

**ChannelProcessingFilter**：确保请求通过正确的通道（HTTP 或 HTTPS）传输。

**WebAsyncManagerIntegrationFilter**：集成 Spring Security 与 Spring Web 的异步请求处理。

**SecurityContextPersistenceFilter**：负责从 HttpSession 中加载 SecurityContext，并在请求处理完成后将其存储回 HttpSession。

**HeaderWriterFilter**：用于添加安全相关的 HTTP 头，例如 X-Content-Type-Options、X-Frame-Options、X-XSS-Protection 等。

**CsrfFilter**：防止跨站请求伪造（CSRF）攻击。

**LogoutFilter**：处理用户注销请求。

`UsernamePasswordAuthenticationFilter`

负责处理我们在登录界面填写了用户名和密码后的登陆请求。负责认证工作

处理基于用户名和密码的身份验证请求。

**DefaultLoginPageGeneratingFilter**：生成默认的登录页面（如果未提供自定义登录页面）。

**DefaultLogoutPageGeneratingFilter**：生成默认的注销页面（如果未提供自定义注销页面）。

**BasicAuthenticationFilter**：处理 HTTP Basic 认证请求。

**RequestCacheAwareFilter**：确保用户在登录后重定向到他们最初请求的 URL。

**SecurityContextHolderAwareRequestFilter**：将 SecurityContext 中的信息添加到 HttpServletRequest 中。

**AnonymousAuthenticationFilter**：为未认证的用户提供匿名身份。

**SessionManagementFilter**：管理用户会话，包括并发会话控制和会话固定攻击防护。

`ExceptionTranslationFilter`

处理认证和授权过程中抛出的异常，并将用户重定向到适当的错误页面。

处理 AccessDeniedException AuthenticationException

`FilterSecurityInterceptor`

负责权限校验的过滤器，负责授权

执行访问控制决策，确定当前用户是否有权访问请求的资源。

认证流程

`Authentication`

Authentication 类是一个核心接口，表示用户的认证信息，有如下的方法

**getAuthorities()**：返回用户的权限（角色）。
**getCredentials()**：返回用户的凭证（如密码）。
**getDetails()**：返回与认证请求相关的附加信息。
**getPrincipal()**：返回用户的主体信息（如用户名）。
**isAuthenticated()**：返回用户是否已认证。
**setAuthenticated(boolean isAuthenticated)**：设置用户的认证状态。

`SecurityContextHolder`

SecurityContextHolder 是 Spring Security 中的一个核心类，用于存储和获取当前应用程序的安全上下文（SecurityContext 包含了当前用户的认证信息 Authentication 对象）

主要作用为：

存储认证信息：SecurityContextHolder 存储当前用户的 SecurityContext，其中包含了用户的认证信息和权限。
获取认证信息：可以通过 SecurityContextHolder 获取当前用户的 SecurityContext，从而获取用户的认证信息和权限。
线程安全：SecurityContextHolder 提供了多种策略来确保在多线程环境中安全地存储和访问 SecurityContext。

项目配置

<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

添加项目配置后重新运行项目

产生一个 security password

如果此时直接访问这个应用会出现 401 错误

基于表单的登陆和登出

Security 提供了两个界面用于登陆和登出，分别位于 /login 和 /logout 路径下

只有通过这个进行验证后才能访问服务的其他端点

禁用 Spring Security

1	@SpringBootApplication(exclude = {SecurityAutoConfiguration.class })

CSRF

验证码验证

Security + JWT 实现用户权限控制

登陆

自定义登陆接口
1. 调用 ProviderManger 的方法进行验证如果验证通过生成 JWT
2. 将用户信息存入 Redis 中（减少存储压力）
自定义 UserDetailService
1. 实现查询数据库获得数据

校验

定义 JWT 认证过滤器

获取 token
解析 token 获取其中的 UserId
从 redis 中获取用户信息
存入 SecurityContextHolder

无法自动装配。找不到 ‘HttpSecurity’ 类型的 Bean。

1
2
3

//启动类添加注解
@SpringBootApplication
@EnableWebSecurity

java: java.lang.NoSuchFieldError

Class com.sun.tools.javac.tree.JCTree$JCImport does not have member field 'com.sun.tools.javac.tree.JCTree qualid'

  
  // 升级lombok版本到 1.18.30 
  // 参考 https://stackoverflow.com/questions/77297895/how-to-fix-nosuchfielderror-com-sun-tools-javac-tree-jctree

数据库校验用户

实现 `UserDetailsService` 接口

实现 `UserDetails` 接口

密码加密存储

在实际项目中不会将密码等重要数据以明文的形式存入数据库中。

默认的 PasswordEncoder 要求数据库中的密码格式为：{id} password。会自动根据 id 的值去判断数据库中密码的加密方式。但是我们不会使用这种形式进行存储。所以需要替换这个 PasswordEncoder。

可以使用 SpringScurity 提供的 BCryptPasswordEncoder。需要将 BCryptPasswordEncoder 对象注入 Spring 容器中，SpringScurity 就会使用该种形式的 PasswordEncoder 进行密码校验。

定义一个 SpringScurity 的配置类

package com.wcx.blog.BlogBackend.config;

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


}

接口放行

    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        return http
                // 开始配置HTTP请求的授权
                .authorizeHttpRequests(auth -> auth
// 对于匹配"/swagger-ui/**"和"/v3/api-docs/**"路径的请求，允许所有用户访问
                        .requestMatchers("/swagger-ui/**", "/v3/api-docs/**","/user/login","/authenticate").permitAll()
// 对于其他所有请求，只有经过身份验证的用户才能访问
                        .anyRequest().authenticated())
// 启用HTTP Basic认证
                .httpBasic(Customizer.withDefaults())
// 配置会话管理，设置会话创建策略为无状态，即Spring Security不会创建或使用HTTP会话
// 不通过session来获取SecurityContext，因为JWT是无状态的
                .sessionManagement(session -> session.sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS))
// 禁用CSRF（跨站请求伪造）保护，因为使用JWT时，通常不需要CSRF保护
                .csrf(AbstractHttpConfigurer::disable)
// 配置OAuth2资源服务器，使用默认的JWT配置
//                .oauth2ResourceServer(oauth2 -> oauth2.jwt(Customizer.withDefaults()))
                // 构建并返回SecurityFilterChain对象
                .build();
    }

装载 AuthenticationManager

暴露出 AuthenticationManager 用于验证

// JwtSecurityConfig   
	@Bean
   public AuthenticationManager authenticationManager() throws Exception{
       return authenticationConfiguration.getAuthenticationManager();
   }

实现登陆验证逻辑

  public String login(String phone,String password){
    //AuthenticationManger authenticate user
		//创建用于验证的 Authentication对象，下面的是其一种实现
    UsernamePasswordAuthenticationToken authenticationToken = new UsernamePasswordAuthenticationToken(phone, password);
    //进行验证
    //验证过程中会使用到 UserDetails 接口 以及 UserDetailsService 接口 需自行实现
    Authentication authenticate = authenticationManager.authenticate(authenticationToken);
    //验证返回结果为null则验证失败
    if (Objects.isNull(authenticate)){
      throw new RuntimeException("验证错误，登陆失败");
    }
		// 从authenticate中获取用户信息
    UserDetailsImpl userDetails = (UserDetailsImpl) authenticate.getPrincipal();
    // 使用用户id而不是用户的手机号生成jwt
    return tokenUtil.createToken(userDetails.getUser().getId().toString());
    
    // todo：如果认证通过，使用userid生成jwt，返回jwt
    // todo： 把完整的用户信息存入redis，userid为key
    
  }
}

JWT 认证过滤器

OncePerRequestFilter 是 Spring Framework 提供的一个抽象类，它用于确保一个请求只被过滤一次。

@Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        // 获取token
        String token = request.getHeader("token");
        if (!StringUtils.hasText(token)) {
            // 如果token为空，直接放行
            filterChain.doFilter(request, response);
            return;
        }
        
        // 解析token
        try{
            String userId = tokenUtil.parseToken(token);
            String redisKey = "token:" + userId;
            UserDetailsImpl userDetails = (UserDetailsImpl) redisUtil.get(redisKey);
            if (Objects.isNull(userDetails)) {
                throw new RuntimeException("用户未登陆");
            }
            
            // 将用户信息存入SecurityContext中，方便后续获取用户信息
            // todo: 获取权限信息 封装进入 UserDetailsImpl
            UsernamePasswordAuthenticationToken authentication = new UsernamePasswordAuthenticationToken(userDetails, null, null);
            // 将authentication存入SecurityContext中
            SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
            // 放行
            filterChain.doFilter(request, response);
            
        }catch (Exception e){
            throw new RuntimeException("Token验证失败");
        }
    }

配置设置过滤器的位置

// JwtSecurityConfig  securityFilterChain
// 加上一行

.addFilterBefore(jwtAuthenticationTokenFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)

Cannot invoke “org.apache.commons.logging.Log.isDebugEnabled ()” because “this.logger” is null 问题解决

参考链接 StackoverFlow

出现的原因，使用 AOP + logger 时将一些不正确的类也包括了进去，导致报错。具体来说是因为 GenericFilterBean 是 Spring 提供的一个基础类，用于创建过滤器。它在初始化时会设置 logger 对象。如果在 logger 对象被设置之前就调用了需要使用 logger 的方法，就会出现这个问题。不一定是直接使用这个类，可能是继承了这个类或者其子类

1 2	@Around("execution(* com.wcx.blog.BlogBackend..*(..))

修改后

1 2	@Around("execution(* com.wcx.blog.BlogBackend..(..)) && !execution( com.wcx.blog.BlogBackend.config.JwtAuthenticationTokenFilter.*(..))")

添加 Spring Security 和 JWT 相关的依赖。
创建一个 JwtTokenProvider 类，用于生成和验证 JWT。
创建一个 JwtAuthenticationFilter 类，用于在每个请求中获取 JWT，并进行验证。
在 Spring Security 的配置类中，配置 JwtAuthenticationFilter。
创建一个 UserDetailsService 实现类，用于加载用户信息。
在 Spring Security 的配置类中，配置 UserDetailsService 和密码编码器。

/* 
注解用于从 Spring Boot 应用程序的配置文件（如 application.properties 或 application.yml）中注入配置属性值。
具体来说，它会将配置文件中 app.jwtSecret 属性的值注入到被注解的字段、方法参数或构造函数参数中。
*/
@Value("${app.jwtSecret}")
 private String jwtSecret;

第三方登录

Todo

使用 Security 和 JWT 实现用户权限限制
实现 OAuth2 实现使用 github 账号登陆