工作原理
Spring Security所解决的问题就是安全访问控制,而安全访问控制功能其实就是对所有进入系统的请求进行拦截,校验每个请求是否能够访问它所期望的资源。根据前边知识的学习,可以通过Filter或AOP等技术来实现,SpringSecurity对Web资源的保护是靠Filter实现的,所以从这个Filter来入手,逐步深入Spring Security原理。
当初始化Spring Security时,会创建一个名为 SpringSecurityFilterChain
的Servlet过滤器,类型为org.springframework.security.web.FilterChainProxy
,它实现了javax.servlet.Filter,因此外部的请求会经过此类,下图是Spring Security过虑器链结构图:
FilterChainProxy是一个代理,真正起作用的是FilterChainProxy中SecurityFilterChain所包含的各个Filter,同时这些Filter作为Bean被Spring管理,它们是Spring Security核心,各有各的职责,但他们并不直接处理用户的认证,也不直接处理用户的授权,而是把它们交给了认证管理器(AuthenticationManager)和决策管理器(AccessDecisionManager)进行处理,下图是FilterChainProxy相关类的UML图示。
spring Security功能的实现主要是由一系列过滤器链相互配合完成。
下面介绍过滤器链中主要的几个过滤器及其作用:
SecurityContextPersistenceFilter 这个Filter是整个拦截过程的入口和出口(也就是第一个和最后一个拦截器),会在请求开始时从配置好的 SecurityContextRepository 中获取 SecurityContext,然后把它设置给SecurityContextHolder。在请求完成后将 SecurityContextHolder 持有的 SecurityContext 再保存到配置好的 SecurityContextRepository,同时清除 securityContextHolder 所持有的 SecurityContext;
UsernamePasswordAuthenticationFilter 用于处理来自表单提交的认证。该表单必须提供对应的用户名和密码,其内部还有登录成功或失败后进行处理的 AuthenticationSuccessHandler 和AuthenticationFailureHandler,这些都可以根据需求做相关改变;
FilterSecurityInterceptor 是用于保护web资源的,使用AccessDecisionManager对当前用户进行授权访问,前面已经详细介绍过了;
ExceptionTranslationFilter 能够捕获来自 FilterChain 所有的异常,并进行处理。但是它只会处理两类异常:AuthenticationException 和 AccessDeniedException,其它的异常它会继续抛出。
认证流程
让我们仔细分析认证过程:
- 用户提交用户名、密码被SecurityFilterChain中的 UsernamePasswordAuthenticationFilter 过滤器获取到,封装为请求Authentication,通常情况下是UsernamePasswordAuthenticationToken这个实现类。
- 然后过滤器将Authentication提交至认证管理器(AuthenticationManager)进行认证
- 认证成功后, AuthenticationManager 身份管理器返回一个被填充满了信息的(包括上面提到的权限信息,身份信息,细节信息,但密码通常会被移除) Authentication 实例。
- SecurityContextHolder 安全上下文容器将第3步填充了信息的 Authentication ,通过SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(…)方法,设置到其中。可以看出AuthenticationManager接口(认证管理器)是认证相关的核心接口,也是发起认证的出发点,它的实现类为ProviderManager。而Spring Security支持多种认证方式,因此ProviderManager维护着一个
List<AuthenticationProvider>
列表,存放多种认证方式,最终实际的认证工作是由AuthenticationProvider完成的。咱们知道web表单的对应的AuthenticationProvider实现类为DaoAuthenticationProvider,它的内部又维护着一个UserDetailsService负责UserDetails的获取。最终AuthenticationProvider将UserDetails填充至Authentication。
AuthenticationProvider:
通过前面的Spring Security认证流程我们得知,认证管理器(AuthenticationManager)委托AuthenticationProvider完成认证工作。
AuthenticationProvider是一个接口,定义如下:
Authentication authenticate(Authentication authentication)throws AuthenticationException;
boolean supports(Class<?> authentication);
authenticate()方法定义了认证的实现过程,它的参数是一个Authentication,里面包含了登录用户所提交的用户、密码等。而返回值也是一个Authentication,这个Authentication则是在认证成功后,将用户的权限及其他信息重新组装后生成。
Spring Security中维护着一个List<AuthenticationProvider>
列表,存放多种认证方式,不同的认证方式使用不同的AuthenticationProvider。如使用用户名密码登录时,使用AuthenticationProvider1,短信登录时使用AuthenticationProvider2等等这样的例子很多。
每个AuthenticationProvider需要实现supports()方法来表明自己支持的认证方式,如我们使用表单方式认证,在提交请求时Spring Security会生成UsernamePasswordAuthenticationToken,它是一个Authentication,里面封装着用户提交的用户名、密码信息。
也就是说当web表单提交用户名密码时,Spring Security由DaoAuthenticationProvider处理。
public boolean supports(Class<?> authentication) {
return UsernamePasswordAuthenticationToken.class.isAssignableFrom(authentication);
}
Spring security通过 Authentication的实现类 来判断是否支持的认证方式
最后,我们来看一下Authentication(认证信息)的结构,它是一个接口,我们之前提到的UsernamePasswordAuthenticationToken就是它的实现之一:
(1)Authentication是spring security包中的接口,直接继承自Principal类,而Principal是位于java.security包中的。它是表示着一个抽象主体身份,任何主体都有一个名称,因此包含一个getName()方法。
(2)getAuthorities(),权限信息列表,默认是GrantedAuthority接口的一些实现类,通常是代表权限信息的一系列字符串。
(3)getCredentials(),凭证信息,用户输入的密码字符串,在认证过后通常会被移除,用于保障安全。
(4)getDetails(),细节信息,web应用中的实现接口通常为 WebAuthenticationDetails,它记录了访问者的ip地址和sessionId的值。
(5)getPrincipal(),身份信息,大部分情况下返回的是UserDetails接口的实现类,UserDetails代表用户的详细信息,那从Authentication中取出来的UserDetails就是当前登录用户信息,它也是框架中的常用接口之一。
关于加密
PasswordEncoder:
DaoAuthenticationProvider认证处理器通过UserDetailsService获取到UserDetails后,它是如何与请求Authentication中的密码做对比呢?
在这里Spring Security为了适应多种多样的加密类型,又做了抽象,DaoAuthenticationProvider通过PasswordEncoder接口的matches方法进行密码的对比,而具体的密码对比细节取决于实现:
public interface PasswordEncoder {
String encode(CharSequence var1);
boolean matches(CharSequence var1, String var2);
}
default boolean upgradeEncoding(String encodedPassword) {
return false;
}
而Spring Security提供很多内置的PasswordEncoder,能够开箱即用,使用某种PasswordEncoder只需要进行如下声明即可,如下:
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