一文帶你掌握Spring?Security框架的使用|全球聚焦

2023-05-13 11:57:02 來源：腳本之家

Spring Security是一款基于Spring框架的認證和授權框架，提供了一系列控制訪問和保護應用程序的功能，同時也支持基于角色和權限的訪問控制，加密密碼，CSRF防范，會話管理等多種功能。Spring Security可以輕松地與其他Spring框架，如Spring Boot和Spring MVC進行集成使用。

本文將會對Spring Security框架進行全面詳細的講解，包括框架的概述、認證、授權、LDAP身份驗證、Kerberos身份驗證、CSRF防范、加密密碼、會話管理、異常處理等方面，并提供相關API。

框架概述

Spring Security是一個基于Spring框架的認證和授權框架，它提供了各種工具和框架來保護基于Spring的應用程序。Spring Security可以讓開發人員和系統管理員輕松地配置各種安全功能，例如：

【資料圖】

用戶認證和授權保護Web應用免受各種攻擊，如跨站點腳本攻擊（XSS）、跨站點請求偽造攻擊（CSRF）和點擊劫持攻擊使用基于角色和權限的訪問控制來保護應用程序資源帶有單點登錄（SSO）功能，可以將多個應用程序集成到一個中央身份驗證系統與其他Spring框架，如Spring MVC和Spring Boot，提供可定制的集成

正如其名字所示，Spring Security是將安全性融入了Spring生態系統中，這樣就可以輕松地使用Spring的依賴注入和面向切面編程等強大功能來管理應用程序的安全性。

Spring Security的架構

Spring Security的架構如下所示：

+-----------------+
| Security Filter |
+-----------------+
|
+-----------------+
| Web Security |
+-----------------+
|
+-----------------+
| Authentication |
+-----------------+
|
+-----------------+
| Access Control |
+-----------------+

Security Filter：是整個Spring Security架構的基礎。它是作為第一條鏈的Servlet過濾器。所有的安全相關操作都是在Security Filter之后執行的。Web Security：是通過“HttpSecurity”對象實現的，它是框架的核心子系統，負責身份驗證、授權和安全事件的處理等工作。Web Security通常與Spring MVC或Spring Boot集成使用。Authentication：是指Spring Security處理身份驗證的核心功能。它包括身份驗證提供者、令牌和身份驗證流程等組件。使用Spring Security，開發者可以選擇多種身份驗證方法，如HTTP Basic認證、表單登錄、OpenID Connect等。Access Control：是指Spring Security控制資源訪問的核心功能。它使用“AccessDecisionManager”接口來決定用戶是否有權限訪問受保護的資源，同時支持基于角色和基于權限的訪問控制。

Spring Security的主要特點

Spring Security具有以下主要特點：

支持多種身份驗證方式：Spring Security支持多種身份驗證方式，如HTTP身份驗證、基本表單登錄、OpenID Connect等。用于訪問控制的靈活而強大的體系結構：Spring Security提供了基于角色和基于權限的授權方式，可以輕松地控制和管理資源訪問。安全防范功能：Spring Security提供了多種安全防范功能，如CSRF防范、XSS防范、會話管理等，以保證應用程序的安全性。可擴展性和可定制性：Spring Security是一個高度可定制的框架，允許應用程序開發人員對其進行擴展和自定義以滿足自己的需求。集成其他Spring框架：Spring Security可以輕松地與其他Spring框架，如Spring Boot和Spring MVC集成，使得使用Spring生態系統的開發人員無縫集成安全功能。

認證

認證是Spring Security框架的一個核心功能，它是通過身份驗證來確定用戶的身份。Spring Security支持多種身份驗證方式，如HTTP Basic認證、表單登錄、OpenID Connect等。

HTTP Basic認證

HTTP Basic認證是一種簡單的身份驗證方式，它將用戶名和密碼作為HTTP請求的頭部信息發送給服務器進行驗證。我們可以通過“HttpSecurity”對象實現HTTP Basic認證。

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class HttpBasicSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .httpBasic();
    }
}

在上面的例子中，我們使用了Spring Security的Java配置方式來配置HTTP Basic認證。我們首先使用“authorizeRequests()”方法定義了所有請求都需要進行身份驗證。然后，使用“httpBasic()”方法開啟了HTTP Basic認證。

表單登錄

在Spring Security中，我們也可以使用傳統的用戶名和密碼表單登錄來進行身份驗證。通過表單登錄，用戶可以在Web應用程序的自定義登錄頁面中輸入用戶名和密碼。

首先，我們需要使用“formLogin()”方法定義登錄頁面和處理URL：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class FormLoginSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/login").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .loginProcessingUrl("/auth")
                .defaultSuccessUrl("/home")
                .failureUrl("/login?error=true")
                .usernameParameter("username")
                .passwordParameter("password");
    }
}

在上面的例子中，我們使用“formLogin()”方法定義了登錄頁面和處理URL。我們首先允許所有用戶訪問"/login"頁面，然后使用“loginPage()”方法定義了登錄頁面的URL；使用“loginProcessingUrl()”方法定義了登錄處理URL。最后，使用“defaultSuccessUrl()”方法和“failureUrl()”方法定義登錄成功和失敗后的重定向頁面。我們還可以使用“usernameParameter()”方法和“passwordParameter()”方法自定義表單中的用戶名和密碼輸入框的name屬性。

在Spring Security中，我們也可以使用@Component注解將LoginForm定義為一個Spring Bean，以方便使用。示例代碼如下：

@Component
public class LoginForm extends UsernamePasswordAuthenticationToken {
	private String username;
	private String password;
	public LoginForm(String username, String password) {
		super(username, password);
		this.username = username;
		this.password = password;
	}
	@Override
	public Object getCredentials() {
		return password;
	}
	@Override
	public Object getPrincipal() {
		return username;
	}
}

OpenID Connect

OpenID Connect是一種基于OAuth2協議的身份驗證和授權協議，它適用于Web應用程序、移動應用程序和IoT設備等場景。Spring Security提供了對OpenID Connect的支持，我們可以使用“OAuth2LoginConfigurer”實現OpenID Connect認證。

首先，我們需要定義一個OAuth2 Client Registration：

@Configuration
public class OidcConfiguration {
    @Bean
    public ClientRegistration oidcClientRegistration() {
        return ClientRegistration.withRegistrationId("oidc")
                .clientId("my-client-id")
                .clientSecret("my-client-secret")
                .redirectUriTemplate("{baseUrl}/login/oauth2/code/{registrationId}")
                .authorizationGrantType(AuthorizationGrantType.AUTHORIZATION_CODE)
                .scope("openid", "profile", "email", "address", "phone")
                .authorizationUri("https://accounts.google.com/o/oauth2/auth")
                .tokenUri("https://www.googleapis.com/oauth2/v4/token")
                .userInfoUri("https://www.googleapis.com/oauth2/v3/userinfo")
                .userNameAttributeName(IdTokenClaimNames.SUB)
                .jwkSetUri("https://www.googleapis.com/oauth2/v3/certs")
                .clientName("Google")
                .build();
    }
}

在上面的例子中，我們使用“ClientRegistration”對象定義了OpenID Connect客戶端的信息，包括客戶端ID、客戶端密鑰、重定向URI、授權類型、作用域、授權服務器URI、令牌URI、用戶信息URI、用戶名屬性名稱、JWK公鑰集等。

然后，在Spring Security中，我們需要使用“OAuth2LoginConfigurer”配置OpenID Connect認證：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class OidcSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Autowired
    private ClientRegistration oidcClientRegistration;
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .oauth2Login()
                .clientRegistrationRepository(clientRegistrationRepository())
                .userInfoEndpoint()
                    .oidcUserService(oidcUserService());
    }
    private OAuth2UserService oidcUserService() {
        return new OidcUserService();
    }
    private ClientRegistrationRepository clientRegistrationRepository() {
        return new InMemoryClientRegistrationRepository(Collections.singletonList(oidcClientRegistration));
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“OAuth2LoginConfigurer”方法開啟了OpenID Connect認證，同時使用了“clientRegistrationRepository()”方法和“oidcUserService()”方法配置OAuth2 Client Registration和OAuth2 User Service。

授權

Spring Security提供了基于角色和基于權限的訪問控制，包括：

基于角色的訪問控制

Spring Security使用角色來組織應用程序中的訪問控制。我們可以使用“hasRole()”方法來實現基于角色的訪問控制。示例代碼如下：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class RoleBasedSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasRole("USER")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin();
    }
    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
            .inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("{noop}admin123").roles("ADMIN")
                .and()
                .withUser("user").password("{noop}user123").roles("USER");
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“hasRole()”方法定義了"/admin/"和"/user/"路徑需要ADMIN和USER角色才能訪問。然后，我們使用“configureGlobal()”方法配置了用戶信息，包括用戶名、密碼和角色。

基于權限的訪問控制

Spring Security也支持基于權限的訪問控制，我們可以使用“hasAuthority()”方法來實現基于權限的訪問控制。示例代碼如下：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class PermissionBasedSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasAuthority("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasAuthority("USER")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin();
    }
    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
            .inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("{noop}admin123").authorities("ADMIN")
                .and()
                .withUser("user").password("{noop}user123").authorities("USER");
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“hasAuthority()”方法定義了"/admin/"和"/user/"路徑需要ADMIN和USER權限才能訪問。然后，我們使用“configureGlobal()”方法配置了用戶信息，包括用戶名、密碼和權限。

表達式語言

除了使用“hasRole()”方法和“hasAuthority()”方法來實現基于角色和基于權限的訪問控制之外，Spring Security還支持使用表達式語言進行訪問控制。我們可以使用“access()”方法來實現基于表達式語言的訪問控制。示例代碼如下：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class ExpressionBasedSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").access("hasRole("ADMIN")")
                .antMatchers("/user/**").access("hasRole("USER") or hasIpAddress("127.0.0.1")")
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin();
    }
    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
            .inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password("{noop}admin123").roles("ADMIN")
                .and()
                .withUser("user").password("{noop}user123").roles("USER");
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“access()”方法定義了"/admin/"和"/user/"路徑的訪問控制規則。其中，我們通過“hasRole()”表達式實現了對ADMIN角色的要求，同時通過“hasIpAddress()”表達式實現了對特定IP地址的允許。

LDAP身份驗證

Spring Security也支持LDAP身份驗證，我們可以使用“LdapAuthenticationConfigurer”來實現LDAP身份驗證。示例代碼如下：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class LdapSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin();
    }
    @Override
    public void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
            .ldapAuthentication()
                .userDnPatterns("uid={0},ou=people")
                .groupSearchBase("ou=groups")
                .contextSource(contextSource())
                .passwordCompare()
                    .passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder())
                    .passwordAttribute("userPassword");
    }
    private ContextSource contextSource() {
        LdapContextSource contextSource = new LdapContextSource();
        contextSource.setUrl("ldap://localhost:389");
        contextSource.setBase("dc=springframework,dc=org");
        contextSource.setUserDn("cn=admin,dc=springframework,dc=org");
        contextSource.setPassword("adminpassword");
        return contextSource;
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“ldapAuthentication()”方法啟用了LDAP身份驗證，并使用“userDnPatterns()”方法和“groupSearchBase()”方法定義了用戶和組的搜索路徑。然后，我們使用“contextSource()”方法定義了LDAP服務器的上下文源，包括LDAP服務器的URL、根目錄、管理員用戶名和密碼等。

CSRF防范

Spring Security提供了CSRF防范功能，可以防止跨站點請求偽造攻擊。我們可以通過“csrf()”方法開啟CSRF防范：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class CsrfSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .and()
            .logout()
                .and()
            .csrf();
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“csrf()”方法開啟了CSRF防范。Spring Security默認情況下將會在所有POST、PUT、DELETE等非GET請求中自動包含CSRF令牌，以確保請求來自于合法的來源。

加密密碼

Spring Security提供了多種加密算法來加密密碼，包括BCrypt、SHA-256等。我們可以使用“PasswordEncoder”接口的實現類來進行密碼加密和驗證。示例代碼如下：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class PasswordEncoderSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin();
    }
    @Autowired
    public void configureGlobal(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth
            .inMemoryAuthentication()
                .withUser("admin").password(passwordEncoder().encode("admin123")).roles("ADMIN")
                .and()
                .withUser("user").password(passwordEncoder().encode("user123")).roles("USER");
    }
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

在上面的例子中，我們使用了“PasswordEncoder”接口的實現類“BCryptPasswordEncoder”來進行密碼加密和驗證，并在“configureGlobal()”方法中使用“passwordEncoder()”方法對密碼進行加密。這樣，在用戶認證時，Spring Security會自動調用相應的密碼加密算法對用戶輸入的密碼進行加密和驗證。

值得注意的是，在驗證用戶密碼時，我們應該使用相應的密碼加密算法來進行驗證，而不是使用明文比較。這樣可以保證密碼的安全性。

以上就是一文帶你掌握Spring Security框架的使用的詳細內容，更多關于Spring Security框架的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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