Spring Security Oauth2认证源码解析

待我称王封你为后i 2022-09-05 05:15 290阅读 0赞

本文开始从源码的层面，讲解一些Spring Security Oauth2的认证流程。本文较长，适合在空余时间段观看。且涉及了较多的源码，非关键性代码以…代替。

## 准备工作 ##

首先开启debug信息：

logging:
      level:
        org.springframework: DEBUG

可以完整的看到内部的运转流程。

client模式稍微简单一些，使用client模式获取token   
http://localhost:8080/oauth/token?client\_id=client\_1&client\_secret=123456&scope=select&grant\_type=client\_credentials

由于debug信息太多了，我简单按照顺序列了一下关键的几个类：

ClientCredentialsTokenEndpointFilter
    DaoAuthenticationProvider
    TokenEndpoint
    TokenGranter

##  ##

##    @EnableAuthorizationServer ##

上一篇博客中我们尝试使用了password模式和client模式，有一个比较关键的endpoint：/oauth/token。从这个入口开始分析，spring security oauth2内部是如何生成token的。获取token，与第一篇文章中的两个重要概念之一有关，也就是AuthorizationServer与ResourceServer中的AuthorizationServer。

在之前的配置中

@Configuration
    @EnableAuthorizationServer
    protected static class AuthorizationServerConfiguration extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {}

出现了AuthorizationServerConfigurerAdapter 关键类，他关联了三个重要的配置类，分别是

public class AuthorizationServerConfigurerAdapter implements AuthorizationServerConfigurer {
    
        @Override
        public void configure(AuthorizationServerSecurityConfigurer security <1>) throws Exception {
        }
    
        @Override
        public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients <2>) throws Exception {
        }
    
        @Override
        public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints <3>) throws Exception {
        }
    
    }

1.  配置AuthorizationServer安全认证的相关信息，创建ClientCredentialsTokenEndpointFilter核心过滤器
2.  配置OAuth2的客户端相关信息
3.   配置AuthorizationServerEndpointsConfigurer众多相关类，包括配置身份认证器，配置认证方式，TokenStore，TokenGranter，OAuth2RequestFactory

我们逐步分析其中关键的类

## 客户端身份认证核心过滤器ClientCredentialsTokenEndpointFilter（掌握） ##

截取关键的代码，可以分析出大概的流程   
在请求到达 /oauth/token 之前经过了 ClientCredentialsTokenEndpointFilter 这个过滤器，关键方法如下

public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws AuthenticationException, IOException, ServletException {
        ...
        String clientId = request.getParameter("client_id");
        String clientSecret = request.getParameter("client_secret");
    
        ...
        clientId = clientId.trim();
        UsernamePasswordAuthenticationToken authRequest = new UsernamePasswordAuthenticationToken(clientId,
                clientSecret);
    
        return this.getAuthenticationManager().authenticate(authRequest);
    
    }

##  ##

##    顶级身份管理者AuthenticationManager（掌握） ##

用来从请求中获取client\_id,client\_secret，组装成一个UsernamePasswordAuthenticationToken作为身份标识，使用容器中的顶级身份管理器AuthenticationManager去进行身份认证（AuthenticationManager的实现类一般是ProviderManager。而ProviderManager内部维护了一个List,真正的身份认证是由一系列AuthenticationProvider去完成。而AuthenticationProvider的常用实现类则是DaoAuthenticationProvider，DaoAuthenticationProvider内部又聚合了一个UserDetailsService接口，UserDetailsService才是获取用户详细信息的最终接口，而我们上一篇文章中在内存中配置用户，就是使用了UserDetailsService的一个实现类InMemoryUserDetailsManager）。UML类图可以大概理解下这些类的关系，省略了授权部分。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsYW5fbGl1eXVl_size_16_color_FFFFFF_t_70][]  图1 认证相关UML类图

可能机智的读者会发现一个问题，我前面一篇文章已经提到了client模式是不存在“用户”的概念的，那么这里的身份认证是在认证什么呢？debug可以发现UserDetailsService的实现被适配成了ClientDetailsUserDetailsService，这个设计是将client客户端的信息（client\_id,client\_secret）适配成用户的信息(username,password)，这样我们的认证流程就不需要修改了。  
        经过ClientCredentialsTokenEndpointFilter之后，身份信息已经得到了AuthenticationManager的验证。接着便到达了：**TokenEndpoint**。

## Token处理端点TokenEndpoint（掌握） ##

前面的两个 ClientCredentialsTokenEndpointFilter 和 AuthenticationManager 可以理解为一些前置校验，和身份封装，而这个类一看名字就知道和我们的token是密切相关的。

@FrameworkEndpoint
    public class TokenEndpoint extends AbstractEndpoint {
    
        @RequestMapping(value = "/oauth/token", method=RequestMethod.POST)
        public ResponseEntity<OAuth2AccessToken> postAccessToken(Principal principal, @RequestParam
        Map<String, String> parameters) throws HttpRequestMethodNotSupportedException {
             ...
            String clientId = getClientId(principal);
            ClientDetails authenticatedClient = getClientDetailsService().loadClientByClientId(clientId);//<1>
            ...
            TokenRequest tokenRequest = getOAuth2RequestFactory().createTokenRequest(parameters, authenticatedClient);//<2>
            ...
            OAuth2AccessToken token = getTokenGranter().grant(tokenRequest.getGrantType(), tokenRequest);//<3>
            ...
            return getResponse(token);
    
        }
    
        private TokenGranter tokenGranter;
    }

1.  加载客户端信息
2.   结合请求信息，创建TokenRequest
3.  将TokenRequest传递给TokenGranter颁发token

省略了一些校验代码之后，真正的 /oauth/token 端点暴露在了我们眼前，其中方法参数中的Principal经过之前的过滤器，已经被填充了相关的信息，而方法的内部则是依赖了一个TokenGranter 来颁发token。其中 OAuth2AccessToken 的实现类 DefaultOAuth2AccessToken 就是最终在控制台得到的token序列化之前的原始类:

public class DefaultOAuth2AccessToken implements Serializable, OAuth2AccessToken {
    
        private static final long serialVersionUID = 914967629530462926L;
    
        private String value;
    
        private Date expiration;
    
        private String tokenType = BEARER_TYPE.toLowerCase();
    
        private OAuth2RefreshToken refreshToken;
    
        private Set<String> scope;
    
        private Map<String, Object> additionalInformation = Collections.emptyMap();
    
        //getter,setter
    }
    
    
    @org.codehaus.jackson.map.annotate.JsonSerialize(using = OAuth2AccessTokenJackson1Serializer.class)
    @org.codehaus.jackson.map.annotate.JsonDeserialize(using = OAuth2AccessTokenJackson1Deserializer.class)
    @com.fasterxml.jackson.databind.annotation.JsonSerialize(using = OAuth2AccessTokenJackson2Serializer.class)
    @com.fasterxml.jackson.databind.annotation.JsonDeserialize(using = OAuth2AccessTokenJackson2Deserializer.class)
    
    public interface OAuth2AccessToken {
    
        public static String BEARER_TYPE = "Bearer";
    
        public static String OAUTH2_TYPE = "OAuth2";
    
        /**
         * The access token issued by the authorization server. This value is REQUIRED.
         */
        public static String ACCESS_TOKEN = "access_token";
    
        /**
         * The type of the token issued as described in <a
         * href="http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-oauth-v2-22#section-7.1">Section 7.1</a>. Value is case insensitive.
         * This value is REQUIRED.
         */
        public static String TOKEN_TYPE = "token_type";
    
        /**
         * The lifetime in seconds of the access token. For example, the value "3600" denotes that the access token will
         * expire in one hour from the time the response was generated. This value is OPTIONAL.
         */
        public static String EXPIRES_IN = "expires_in";
    
        /**
         * The refresh token which can be used to obtain new access tokens using the same authorization grant as described
         * in <a href="http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-oauth-v2-22#section-6">Section 6</a>. This value is OPTIONAL.
         */
        public static String REFRESH_TOKEN = "refresh_token";
    
        /**
         * The scope of the access token as described by <a
         * href="http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-oauth-v2-22#section-3.3">Section 3.3</a>
         */
        public static String SCOPE = "scope";
    
        ...
    }

一个典型的样例token响应,如下所示，就是上述类序列化后的结果：

{ 
        "access_token":"950a7cc9-5a8a-42c9-a693-40e817b1a4b0", 
        "token_type":"bearer", 
        "refresh_token":"773a0fcd-6023-45f8-8848-e141296cb3cb", 
        "expires_in":27036, 
        "scope":"select" 
    }

##  ##

##    TokenGranter（掌握） ##

先从UML类图对TokenGranter接口的设计有一个宏观的认识

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsYW5fbGl1eXVl_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]  
图2 TokenGranter相关UML类图

TokenGranter的设计思路是使用CompositeTokenGranter管理一个List列表，每一种grantType对应一个具体的真正授权者，在debug过程中可以发现 CompositeTokenGranter 内部就是在循环调用五种 TokenGranter 实现类的grant方法，而granter内部则是通过grantType来区分是否是各自的授权类型。

public class CompositeTokenGranter implements TokenGranter {
    
        private final List<TokenGranter> tokenGranters;
    
        public CompositeTokenGranter(List<TokenGranter> tokenGranters) {
            this.tokenGranters = new ArrayList<TokenGranter>(tokenGranters);
        }
    
        public OAuth2AccessToken grant(String grantType, TokenRequest tokenRequest) {
            for (TokenGranter granter : tokenGranters) {
                OAuth2AccessToken grant = granter.grant(grantType, tokenRequest);
                if (grant!=null) {
                    return grant;
                }
            }
            return null;
        }
    }

五种类型分别是：

> ResourceOwnerPasswordTokenGranter ==> password密码模式  
> AuthorizationCodeTokenGranter ==> authorization\_code授权码模式  
> ClientCredentialsTokenGranter ==> client\_credentials客户端模式  
> ImplicitTokenGranter ==> implicit简化模式  
> RefreshTokenGranter ==>refresh\_token 刷新token专用  
> 以客户端模式为例，思考如何产生token的，则需要继续研究5种授权者的抽象类：AbstractTokenGranter

public abstract class AbstractTokenGranter implements TokenGranter {
    
        protected final Log logger = LogFactory.getLog(getClass());
    
        //与token相关的service，重点
        private final AuthorizationServerTokenServices tokenServices;
        //与clientDetails相关的service，重点
        private final ClientDetailsService clientDetailsService;
        //创建oauth2Request的工厂，重点
        private final OAuth2RequestFactory requestFactory;
    
        private final String grantType;
        ...
    
        public OAuth2AccessToken grant(String grantType, TokenRequest tokenRequest) {
    
            ...
            String clientId = tokenRequest.getClientId();
            ClientDetails client = clientDetailsService.loadClientByClientId(clientId);
            validateGrantType(grantType, client);
    
            logger.debug("Getting access token for: " + clientId);
    
            return getAccessToken(client, tokenRequest);
    
        }
    
        protected OAuth2AccessToken getAccessToken(ClientDetails client, TokenRequest tokenRequest) {
            return tokenServices.createAccessToken(getOAuth2Authentication(client, tokenRequest));
        }
    
        protected OAuth2Authentication getOAuth2Authentication(ClientDetails client, TokenRequest tokenRequest) {
            OAuth2Request storedOAuth2Request = requestFactory.createOAuth2Request(client, tokenRequest);
            return new OAuth2Authentication(storedOAuth2Request, null);
        }
    
        ...
    }

回过头去看TokenEndpoint中，正是调用了这里的三个重要的类变量的相关方法。由于篇幅限制，不能延展太多，不然没完没了，所以重点分析下 AuthorizationServerTokenServices 是何方神圣。

AuthorizationServerTokenServices（了解）
    AuthorizationServer端的token操作service，接口设计如下：
    
    public interface AuthorizationServerTokenServices {
        //创建token
        OAuth2AccessToken createAccessToken(OAuth2Authentication authentication) throws AuthenticationException;
        //刷新token
        OAuth2AccessToken refreshAccessToken(String refreshToken, TokenRequest tokenRequest)
                throws AuthenticationException;
        //获取token
        OAuth2AccessToken getAccessToken(OAuth2Authentication authentication);
    
    }

在默认的实现类DefaultTokenServices中，可以看到token是如何产生的，并且了解了框架对token进行哪些信息的关联。

@Transactional
    public OAuth2AccessToken createAccessToken(OAuth2Authentication authentication) throws AuthenticationException {
    
        OAuth2AccessToken existingAccessToken = tokenStore.getAccessToken(authentication);
        OAuth2RefreshToken refreshToken = null;
        if (existingAccessToken != null) {
            if (existingAccessToken.isExpired()) {
                if (existingAccessToken.getRefreshToken() != null) {
                    refreshToken = existingAccessToken.getRefreshToken();
                    // The token store could remove the refresh token when the
                    // access token is removed, but we want to
                    // be sure...
                    tokenStore.removeRefreshToken(refreshToken);
                }
                tokenStore.removeAccessToken(existingAccessToken);
            }
            else {
                // Re-store the access token in case the authentication has changed
                tokenStore.storeAccessToken(existingAccessToken, authentication);
                return existingAccessToken;
            }
        }
    
        // Only create a new refresh token if there wasn't an existing one
        // associated with an expired access token.
        // Clients might be holding existing refresh tokens, so we re-use it in
        // the case that the old access token
        // expired.
        if (refreshToken == null) {
            refreshToken = createRefreshToken(authentication);
        }
        // But the refresh token itself might need to be re-issued if it has
        // expired.
        else if (refreshToken instanceof ExpiringOAuth2RefreshToken) {
            ExpiringOAuth2RefreshToken expiring = (ExpiringOAuth2RefreshToken) refreshToken;
            if (System.currentTimeMillis() > expiring.getExpiration().getTime()) {
                refreshToken = createRefreshToken(authentication);
            }
        }
    
        OAuth2AccessToken accessToken = createAccessToken(authentication, refreshToken);
        tokenStore.storeAccessToken(accessToken, authentication);
        // In case it was modified
        refreshToken = accessToken.getRefreshToken();
        if (refreshToken != null) {
            tokenStore.storeRefreshToken(refreshToken, authentication);
        }
        return accessToken;
    
    }

简单总结一下 AuthorizationServerTokenServices 的作用，他提供了**创建token，刷新token，获取token**的实现。在创建token时，他会调用tokenStore对产生的token和相关信息存储到对应的实现类中，可以是redis，数据库，内存，jwt。

## 总结 ##

本篇总结了使用客户端模式获取Token时，spring security oauth2内部的运作流程，重点是在分析 **AuthenticationServer** 相关的类。其他模式有一定的不同，但抽象功能是固定的，只是具体的实现类会被相应地替换。

阅读spring的源码，会发现它的设计中出现了非常多的抽象接口，这对我们理清楚内部工作流程产生了不小的困扰，我的方式是可以借助UML类图，先从宏观理清楚作者的设计思路，这会让我们的分析事半功倍。

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FsYW5fbGl1eXVl_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220829/0fec103291334c0780da5ad55a2e4e1b.png