Spring Security如何实现分布式系统授权

这篇文章主要介绍了spring Security如何实现分布式系统授权，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

1 需求分析

回顾技术方案如下：

UAA认证服务负责认证授权。

所有请求经过 网关到达微服务

网关负责鉴权客户端以及请求转发

网关将token解析后传给微服务，微服务进行授权。

2 注册中心

所有微服务的请求都经过网关，网关从注册中心读取微服务的地址，将请求转发至微服务。

本节完成注册中心的搭建，注册中心采用Eureka。

创建Maven工程

pom.xml依赖如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="Http://maven.apache.org/POM/4.0.0"         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">    <parent>        <artifactId>distributed-security</artifactId>        <groupId>com.lw.security</groupId>        <version>1.0-SNAPSHOT</version>    </parent>    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>    <artifactId>distributed-security-discovery</artifactId>    <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></project>

配置文件

在resources中配置application.yml

spring:     application:        name: distributed-discoveryserver:    port: 53000 #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}}

启动类：

@SpringBootApplication@EnableEurekaServerpublic class DiscoveryServer {   public static void main(String[] args) {      SpringApplication.run(DiscoveryServer.class, args);  }}

3 网关

网关整合 OAuth3.0 有两种思路，一种是认证服务器生成Jwt令牌, 所有请求统一在网关层验证，判断权限等操作；另一种是由各资源服务处理，网关只做请求转发。

我们选用第一种。我们把api网关作为OAuth3.0的资源服务器角色，实现接入客户端权限拦截、令牌解析并转发当前登录用户信息(JSONToken)给微服务，这样下游微服务就不需要关心令牌格式解析以及OAuth3.0相关机制了。

API网关在认证授权体系里主要负责两件事：

（1）作为OAuth3.0的资源服务器角色，实现接入方权限拦截。

（2）令牌解析并转发当前登录用户信息（明文token）给微服务

微服务拿到明文token(明文token中包含登录用户的身份和权限信息)后也需要做两件事：

（1）用户授权拦截（看当前用户是否有权访问该资源）

（2）将用户信息存储进当前线程上下文（有利于后续业务逻辑随时获取当前用户信息）

3.1 创建工程

pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">    <parent>        <artifactId>distributed-security</artifactId>        <groupId>com.lw.security</groupId>        <version>1.0-SNAPSHOT</version>    </parent>    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>    <artifactId>distributed-security-gateway</artifactId>    <dependencies>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>             <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>com.netflix.hystrix</groupId>            <artifactId>hystrix-javanica</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.retry</groupId>            <artifactId>spring-retry</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-WEB</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-security</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>            <artifactId>spring-cloud-starter-oauth3</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.security</groupId>            <artifactId>spring-security-jwt</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>javax.interceptor</groupId>            <artifactId>javax.interceptor-api</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>com.alibaba</groupId>            <artifactId>fastjson</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.projectlombok</groupId>            <artifactId>lombok</artifactId>        </dependency>    </dependencies></project>

配置文件

配置application.properties

spring.application.name=gateway-serverserver.port=53010spring.main.allow-bean-definition-overriding = truelogging.level.root = infologging.level.org.springframework = infozuul.retryable = truezuul.ignoredServices = *zuul.add-host-header = truezuul.sensitiveHeaders = *zuul.routes.uaa-service.stripPrefix = falsezuul.routes.uaa-service.path = /uaa    @Configuration    @EnableResourceServer    public class UAAServerConfig extends            ResourceServerConfigurerAdapter {        @Autowired        private TokenStore tokenStore;        @Override        public void configure(ResourceServerSecurityConfigurer resources){            resources.tokenStore(tokenStore).resourceId(RESOURCE_ID)                    .stateless(true);        }        @Override        public void configure(httpsecurity http) throws Exception {            http.authorizeRequests()                    .antMatchers("/uaa@Configuration    @EnableResourceServer    public class OrderServerConfig extends        ResourceServerConfigurerAdapter {            @Autowired            private TokenStore tokenStore;        @Override        public void configure(ResourceServerSecurityConfigurer resources) {            resources.tokenStore(tokenStore).resourceId(RESOURCE_ID)                    .stateless(true);        }        @Override        public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {            http                    .authorizeRequests()                    .antMatchers("/orderpublic class AuthFilter extends ZuulFilter {    @Override    public boolean shouldFilter() {        return true;    }    @Override    public String filterType() {        return "pre";    }    @Override    public int filterOrder() {        return 0;    }    @Override    public Object run() {                RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();        Authentication authentication = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();        if(!(authentication instanceof OAuth3Authentication)){ // 无token访问网关内资源的情况，目前仅有uua服务直接暴露            return null;        }        OAuth3Authentication oauth3Authentication  = (OAuth3Authentication)authentication;        Authentication userAuthentication = oauth3Authentication.getUserAuthentication();        Object principal = userAuthentication.getPrincipal();                List<String> authorities = new ArrayList();        userAuthentication.getAuthorities().stream().forEach(s ->authorities.add(((GrantedAuthority) s).getAuthority()));        OAuth3Request oAuth3Request = oauth3Authentication.getOAuth3Request();        Map<String, String> requestParameters = oAuth3Request.getRequestParameters();        Map<String,Object> jsonToken = new HashMap<>(requestParameters);        if(userAuthentication != null){            jsonToken.put("principal",userAuthentication.getName());            jsonToken.put("authorities",authorities);        }        ctx.addZuulRequestHeader("json-token", EncryptUtil.encodeUTF8StringBase64(JSON.toJSONString(jsonToken)));        return null;   }}

common包下建EncryptUtil类 UTF8互转Base64

public class EncryptUtil {    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(EncryptUtil.class);    public static String encodeBase64(byte[] bytes){        String encoded = Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);        return encoded;    }    public static byte[]  decodeBase64(String str){        byte[] bytes = null;        bytes = Base64.getDecoder().decode(str);        return bytes;    public static String encodeUTF8StringBase64(String str){        String encoded = null;        try {            encoded = Base64.getEncoder().encodeToString(str.getBytes("utf-8"));        } catch (UnsupportedEncodingException e) {            logger.warn("不支持的编码格式",e);        }    public static String  decodeUTF8StringBase64(String str){        String decoded = null;        byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode(str);            decoded = new String(bytes,"utf-8");        }catch(UnsupportedEncodingException e){        return decoded;    public static String encodeURL(String url) {    String encoded = null;try {encoded =  URLEncoder.encode(url, "utf-8");} catch (UnsupportedEncodingException e) {logger.warn("URLEncode失败", e);}return encoded;}public static String decodeURL(String url) {    String decoded = null;decoded = URLDecoder.decode(url, "utf-8");logger.warn("URLDecode失败", e);return decoded;    public static void main(String [] args){        String str = "abcd{'a':'b'}";        String encoded = EncryptUtil.encodeUTF8StringBase64(str);        String decoded = EncryptUtil.decodeUTF8StringBase64(encoded);        System.out.println(str);        System.out.println(encoded);        System.out.println(decoded);        String url = "== wo";        String urlEncoded = EncryptUtil.encodeURL(url);        String urlDecoded = EncryptUtil.decodeURL(urlEncoded);                System.out.println(url);        System.out.println(urlEncoded);        System.out.println(urlDecoded);}

（ 2）将filter纳入spring 容器：

配置AuthFilter

@Configurationpublic class ZuulConfig {    @Bean    public AuthFilter preFileter() {        return new AuthFilter();    }    @Bean    public FilterRegistrationBean corsFilter() {        final UrlBasedCorsConfigurationSource source = new UrlBasedCorsConfigurationSource();        final CorsConfiguration config = new CorsConfiguration();        config.setAllowCredentials(true);        config.addAllowedOrigin("*");        config.addAllowedHeader("*");        config.addAllowedMethod("*");        config.setMaxAge(18000L);        source.registerCorsConfiguration("/**", config);        CorsFilter corsFilter = new CorsFilter(source);        FilterRegistrationBean bean = new FilterRegistrationBean(corsFilter);        bean.setOrder(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE);        return bean;    }}

5 微服务用户鉴权拦截

当微服务收到明文token时，应该怎么鉴权拦截呢？自己实现一个filter？自己解析明文token，自己定义一套资源访问策略？能不能适配Spring Security呢，是不是突然想起了前面我们实现的Spring Security基于token认证例子。咱们还拿统一用户服务作为网关下游微服务，对它进行改造，增加微服务用户鉴权拦截功能。

（1）增加测试资源

OrderController增加以下endpoint

@PreAuthorize("hasAuthority('p1')")    @GetMapping(value = "/r1")    public String r1(){        UserDTO user = (UserDTO)SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();         return user.getUsername() + "访问资源1";    }    @PreAuthorize("hasAuthority('p2')")    @GetMapping(value = "/r2")    public String r2(){//通过Spring Security API获取当前登录用户        UserDTO user =(UserDTO)SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();        return user.getUsername() + "访问资源2";    }

model包下加实体类UserDto

@Datapublic class UserDTO {    private String id;    private String username;    private String mobile;    private String fullname;}

（2）Spring Security配置

开启方法保护，并增加Spring配置策略，除了/login方法不受保护(统一认证要调用)，其他资源全部需要认证才能访问。

@Override    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {        http                .authorizeRequests()                .antMatchers("/**").access("#oauth3.hasScope('ROLE_ADMIN')")                .and().csrf().disable()                 .sessionManagement().sessionCreationPolicy(SessionCreationPolicy.STATELESS);    }

综合上面的配置，咱们共定义了三个资源了，拥有p1权限可以访问r1资源，拥有p2权限可以访问r2资源，只要认证通过就能访问r3资源。

（3）定义filter拦截token，并形成Spring Security的Authentication对象

@Componentpublic class TokenAuthenticationFilter extends OncePerRequestFilter {    @Override    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponsehttpServletResponse, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {               String token = httpServletRequest.getHeader("json-token");        if (token != null){            //1.解析token            String json = EncryptUtil.decodeUTF8StringBase64(token);            JSONObject userJson = JSON.parseObject(json);            UserDTO user = new UserDTO();            user.setUsername(userJson.getString("principal"));            JSONArray authoritiesArray = userJson.getJSONArray("authorities");            String  [] authorities = authoritiesArray.toArray( newString[authoritiesArray.size()]);            //2.新建并填充authentication            UsernamePassWordAuthenticationToken authentication = newUsernamePasswordAuthenticationToken(                    user, null, AuthorityUtils.createAuthorityList(authorities));            authentication.setDetails(new WebAuthenticationDetailsSource().buildDetails(                    httpServletRequest));            //3.将authentication保存进安全上下文            SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);        }        filterChain.doFilter(httpServletRequest, httpServletResponse);    }}

经过上边的过虑 器，资源 服务中就可以方便到的获取用户的身份信息：

UserDTO user = (UserDTO) SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();

还是三个步骤：

解析token

新建并填充authentication

将authentication保存进安全上下文

剩下的事儿就交给Spring Security好了。

6 集成测试

注意:记得uaa跟order的pom导入eurika坐标,以及application.properties配置eurika

本案例测试过程描述：

采用OAuth3.0的密码模式从UAA获取token

使用该token通过网关访问订单服务的测试资源

（1）过网关访问uaa的授权及获取令牌，获取token。注意端口是53010，网关的端口。

如授权 endpoint：

http://localhost:53010/uaa/oauth/authorize?response_type=code&client_id=c1 

令牌endpoint

http://localhost:53010/uaa/oauth/token

（2）使用Token过网关访问订单服务中的r1-r2测试资源进行测试。

结果：

使用张三token访问p1，访问成功

使用张三token访问p2，访问失败

使用李四token访问p1，访问失败

使用李四token访问p2，访问成功

符合预期结果。

（3）破坏token测试

无token测试返回内容：

{     "error": "unauthorized",    "error_description": "Full authentication is required to access this resource"}

破坏token测试返回内容：

{     "error": "invalid_token",    "error_description": "Cannot convert access token to JSON"}

7 扩展用户信息

7.1 需求分析

目前jwt令牌存储了用户的身份信息、权限信息，网关将token明文化转发给微服务使用，目前用户身份信息仅包括了用户的账号，微服务还需要用户的ID、手机号等重要信息。

所以，本案例将提供扩展用户信息的思路和方法，满足微服务使用用户信息的需求。

下边分析JWT令牌中扩展用户信息的方案：

在认证阶段DaoAuthenticationProvider会调用UserDetailService查询用户的信息，这里是可以获取到齐全的用户信息的。由于JWT令牌中用户身份信息来源于UserDetails，UserDetails中仅定义了username为用户的身份信息，这里有两个思路：第一是可以扩展UserDetails，使之包括更多的自定义属性，第二也可以扩展username的内容，比如存入json数据内容作为username的内容。相比较而言，方案二比较简单还不用破坏UserDetails的结构，我们采用方案二。

7.2 修改UserDetailService

从数据库查询到user，将整体user转成json存入userDetails对象。

@Override public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {    //登录账号    System.out.println("username="+username);    //根据账号去数据库查询...    UserDto user = userDao.getUserByUsername(username);    if(user == null){        return null;    }    //查询用户权限    List<String> permissions = userDao.findPermissionsByUserId(user.getId());    String[] perarray = new String[permissions.size()];    permissions.toArray(perarray);    //创建userDetails    //这里将user转为json，将整体user存入userDetails    String principal = JSON.toJSONString(user);    UserDetails userDetails =User.withUsername(principal).password(user.getPassword()).authorities(perarray).build();    return userDetails;}

7.3 修改资源服务过虑器

资源服务中的过虑 器负责 从header中解析json-token，从中即可拿网关放入的用户身份信息，部分关键代码如下：

... if (token != null){    //1.解析token    String json = EncryptUtil.decodeUTF8StringBase64(token);    JSONObject userJson = JSON.parseObject(json);    //取出用户身份信息    String principal = userJson.getString("principal");    //将json转成对象    UserDTO userDTO = JSON.parseObject(principal, UserDTO.class);    JSONArray authoritiesArray = userJson.getJSONArray("authorities");    ...

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