Spring Security OAuth2.0认证授权四：分布式系统认证授权

2021-07-04 23:57:31

Spring Security OAuth2.0认证授权系列文章

Spring Security OAuth2.0认证授权一：框架搭建和认证测试

 Spring Security OAuth2.0认证授权二：搭建资源服务

 Spring Security OAuth2.0认证授权三：使用JWT令牌

前面几篇文章讲解了如何从头开始搭建认证服务和资源服务，从颁发普通令牌到颁发jwt令牌，最终完成了jwt令牌的颁发和校验。本篇文章将会讲解分布式环境下如何进行认证和授权。

一、设计思路

一般来说，一个典型的分布式系统架构如上图所示，这里进行一个简单的设计，来完成分布式系统下的认证和授权。

整体设计思路是使用OAuth2.0颁发令牌，使用JWT对令牌签名并颁发JWT令牌给客户端。既然决定使用JWT令牌了，则不需要再调用认证服务器对令牌进行验证了，因为JWT本身就包含了所需要的信息，而且只要验签成功，则可认为令牌可信任且有效。

如上所述，则可以如此设计：

用户请求登陆之后认证服务颁发令牌给用户，浏览器将令牌储存下来。
浏览器请求资源的的时候携带着令牌，网关拦截请求对令牌验证，验证的方法很简单，不请求认证服务而是直接使用密钥（对称或非对称）验签，只要验证成功则将jwt payload中的信息解析成明文放到请求头中转发请求到资源服务。
资源服务拿到明文信息，根据明文信息中的权限信息验证是否有权限访问该资源，有权限则返回资源信息，无权限则返回401。

综上，整体思路就是网关认证，资源服务鉴权。

典型的微服务架构下会有注册中心、网关等服务，接下来会依次介绍和搭建相关服务。

二、注册中心搭建

为了方便程序本地调试方便，这里使用eureka server作为服务注册中心，使用起来也非常简单

1.添加maven依赖

<dependencies>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>

        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework.boot</groupId>

        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>

    </dependency>

</dependencies>

2.新建启动类

@SpringBootApplication

@EnableEurekaServer

public class RegisterServer {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(RegisterServer.class,args);

    }

}

3.新建配置文件

spring:

  application:

    name: register-server

server:

  port: 8765 #启动端口

eureka:

  server:

    enable-self-preservation: false    #关闭服务器自我保护，客户端心跳检测15分钟内错误达到80%服务会保护，导致别人还认为是好用的服务

    eviction-interval-timer-in-ms: 10000 #清理间隔（单位毫秒，默认是60*1000）5秒将客户端剔除的服务在服务注册列表中剔除#

    shouldUseReadOnlyResponseCache: true #eureka是CAP理论种基于AP策略，为了保证强一致性关闭此切换CP 默认不关闭 false关闭

  client:

    register-with-eureka: false  #false:不作为一个客户端注册到注册中心

    fetch-registry: false      #为true时，可以启动，但报异常：Cannot execute request on any known server

    instance-info-replication-interval-seconds: 10

    serviceUrl:

      defaultZone: http://localhost:${server.port}/eureka/

  instance:

    hostname: ${spring.cloud.client.ip-address}

    prefer-ip-address: true

    instance-id: ${spring.application.name}:${spring.cloud.client.ip-address}:${spring.application.instance_id:${server.port}}

然后启动启动类，访问浏览器，http://127.0.0.1:8765，出现如下页面即表示已经成功

二、网关搭建

这里选用spring cloud gateway作为网关（不是zuul）

1.添加maven依赖

<dependencies>

    <dependency>

        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>

        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>

    </dependency>

    <!--gateway 依赖 -->

    <dependency>

        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>

        <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>

        <version>2.2.5.RELEASE</version>

    </dependency>

    <!--actuator 依赖 -->

    <dependency>

        <groupId>org.springframework.boot</groupId>

        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>

    </dependency>

    <dependency>

        <groupId>org.projectlombok</groupId>

        <artifactId>lombok</artifactId>

    </dependency>

    <!-- jwt依赖 -->

    <dependency>

        <groupId>org.springframework.security</groupId>

        <artifactId>spring-security-jwt</artifactId>

    </dependency>

</dependencies>

2.新建启动类

@SpringBootApplication

public class GatewayServer {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(GatewayServer.class, args);

    }

}

3.新建配置文件

server:

  port: 8761

spring:

  cloud:

    gateway:

      routes:

        - id: resource_server

          uri: "lb://resource-server"

          predicates:

            - Path=/r**

  application:

    name: gateway-server

eureka:

  client:

    service-url:

      defaultZone: http://127.0.0.1:8765/eureka

  instance:

    prefer-ip-address: true

    instance-id: ${spring.application.name}:${spring.cloud.client.ip‐address}:${spring.application.instance_id:${server.port}}

如此，一个网关就已经搭建好了，但是还不具备我们想要的认证功能。

4.添加token全局过滤器

知识点有以下几点：

全局过滤器要实现GlobalFilter接口
为了实现token过滤器最先被调用，要实现Order接口并将优先级调到最大
使用JwtHelper工具类对jwt验签，签名的key必须和认证中心中配置的key保持一致
验签成功后将jwt中payload明文信息放到token-info的header值中传递给目标服务

实现代码如下：

@Component

@Slf4j

public class TokenFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    private static final String BEAR_HEADER = "Bearer ";

    /**

     * 该值要和auth-server中配置的签名相同

     *

     * com.kdyzm.spring.security.auth.center.config.TokenConfig#SIGNING_KEY

     */

    private static final String SIGNING_KEY = "auth123";

    @Override

    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {

        String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst(HttpHeaders.AUTHORIZATION);

        //如果没有token，则直接返回401

        if(StringUtils.isEmpty(token)){

            return unAuthorized(exchange);

        }

        //验签并获取PayLoad

        String payLoad;

        try {

            Jwt jwt = JwtHelper.decodeAndVerify(token.replace(BEAR_HEADER,""), new MacSigner(SIGNING_KEY));

            payLoad = jwt.getClaims();

        } catch (Exception e) {

            log.error("验签失败",e);

            return unAuthorized(exchange);

        }

        //将PayLoad数据放到header

        ServerHttpRequest.Builder builder = exchange.getRequest().mutate();

        builder.header("token-info", payLoad).build();

        //继续执行

        return chain.filter(exchange.mutate().request(builder.build()).build());

    }

    private Mono<Void> unAuthorized(ServerWebExchange exchange){

        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);

        return exchange.getResponse().setComplete();

    }

    /**

     * 将该过滤器的优先级设置为最高，因为只要认证不通过，就不能做任何事情

     *

     * @return

     */

    @Override

    public int getOrder() {

        return Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE;

    }

}

三、资源服务修改

原来资源服务已经集成了OAuth2.0、Spring Security、JWT等组件，根据现在的设计方案，需要删除OAuth2.0和JWT组件，只留下Spring Security组件。

1.移除OAuth2.0、JWT组件

这里要删除maven依赖，同时将相关配置删除

第一步，删除maven依赖，直接将以下两个依赖移除就好

<dependency>

    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>

    <artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>

</dependency>

<dependency>

    <groupId>org.springframework.security</groupId>

    <artifactId>spring-security-jwt</artifactId>

</dependency>

第二步，删除相关配置

将ResouceServerConfig、TokenConfig两个类直接删除即可。

2.添加过滤器

这里需要使用过滤器做，首先写一个过滤器，实现OncePerRequestFilter接口，该过滤器的作用就是获取网关传过来的token-info明文数据，封装成JwtTokenInfo对象，并将该相关信息添加到SpringSecurity上下文以备之后的鉴权使用。

代码实现如下：

@Component

@Slf4j

public class AuthFilterCustom extends OncePerRequestFilter {

    @Override

    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {

        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

        String tokenInfo=request.getHeader("token-info");

        if(StringUtils.isEmpty(tokenInfo)){

            log.info("未找到token信息");

            filterChain.doFilter(request,response);

            return;

        }

        JwtTokenInfo jwtTokenInfo = objectMapper.readValue(tokenInfo, JwtTokenInfo.class);

        log.info("tokenInfo={}",objectMapper.writeValueAsString(jwtTokenInfo));

        List<String> authorities1 = jwtTokenInfo.getAuthorities();

        String[] authorities=new String[authorities1.size()];

        authorities1.toArray(authorities);

        //将用户信息和权限填充 到用户身份token对象中

        UsernamePasswordAuthenticationToken authenticationToken

                = new UsernamePasswordAuthenticationToken(jwtTokenInfo.getUser_name(),null, AuthorityUtils.createAuthorityList(authorities));

        authenticationToken.setDetails(new WebAuthenticationDetailsSource().buildDetails(request));

        //将authenticationToken填充到安全上下文

        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authenticationToken);

        filterChain.doFilter(request,response);

    }

}

3.将过滤器注册到过滤器链

修改WebSecurityConfig类，使用如下方法注册过滤器：

.addFilterAfter(authFilterCustom, BasicAuthenticationFilter.class)//添加过滤器

同时，一定要关闭session功能，否则会出现上下文缓存问题

.sessionManagement()

                .sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);//禁用session

完整代码如下：

    @Autowired

    private AuthFilterCustom authFilterCustom;

    @Override

    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {

        http.csrf()

                .disable()

                .authorizeRequests()

//                .antMatchers("/r/r1").hasAuthority("p2")

//                .antMatchers("/r/r2").hasAuthority("p2")

                .antMatchers("/**").authenticated()//所有的请求必须认证通过

                .anyRequest().permitAll()//其它所有请求都可以随意访问

                .and()

                .addFilterAfter(authFilterCustom, BasicAuthenticationFilter.class)//添加过滤器

        .sessionManagement()

                .sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);//禁用session

    }

四、其他注意事项

认证服务auth-server以及资源服务resource-server、网关服务gateway-server都要集成eureka client组件

五、测试

测试前需要将各个服务依次启动起来：

启动注册中心 register-server：https://gitee.com/kdyzm/spring-security-oauth-study/tree/v5.0.0/register-server
启动网关 gateway-server：https://gitee.com/kdyzm/spring-security-oauth-study/tree/v5.0.0/gateway-server
启动认证服务 auth-server：https://gitee.com/kdyzm/spring-security-oauth-study/tree/v5.0.0/auth-server
启动资源服务 resource-server：https://gitee.com/kdyzm/spring-security-oauth-study/tree/v5.0.0/resource-server

第一步，获取token

这里使用password模式直接获取token，POST请求如下接口：

http://127.0.0.1:30000/oauth/token?client_id=c1&client_secret=secret&grant_type=password&username=zhangsan&password=123

即可获取token。

第二步，访问资源

通过网关请求资源服务的r1接口，GET请求如下接口：

http://127.0.0.1:8761/r1

需要带上Header，key为Authorization,value格式如下：

Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJhdWQiOlsicmVzMSJdLCJ1c2VyX25hbWUiOiJ6aGFuZ3NhbiIsInNjb3BlIjpbIlJPTEVfQURNSU4iLCJST0xFX1VTRVIiLCJST0xFX0FQSSJdLCJleHAiOjE2MTAzNzI5MzUsImF1dGhvcml0aWVzIjpbInAxIiwicDIiXSwianRpIjoiOWQzMzRmZGMtOTcwZC00YmJkLWI2MmMtZDU4MDZkNTgzM2YwIiwiY2xpZW50X2lkIjoiYzEifQ.gZraRNeX-o_jKiH7XQgg3TlUQBpxUcXa2-qR_Treu8U

如果相应结果如下，则表示测试通过

访问资源r1

否则，会返回401状态码。

六、项目源代码

项目源代码：https://gitee.com/kdyzm/spring-security-oauth-study/tree/v5.0.0

我的博客原文地址：https://blog.kdyzm.cn/post/30

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一、设计思路

二、注册中心搭建

1.添加maven依赖

2.新建启动类

3.新建配置文件

二、网关搭建

1.添加maven依赖

2.新建启动类

3.新建配置文件

4.添加token全局过滤器

三、资源服务修改

1.移除OAuth2.0、JWT组件

2.添加过滤器

3.将过滤器注册到过滤器链

四、其他注意事项

五、测试

六、项目源代码

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