【spring security学习笔记】身份验证方式session-cookie、jwt、OAuth的学习

r囧r小猫 2022-10-11 13:59 337阅读 0赞

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*  session cookie
 *   *  使用Spring Session管理Session
     *  session并发配置
     *  强制下线
 *  JWT
 *   *  jwt的组成
     *  JWT工作流程
 *  OAuth 2.0

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# session cookie #

介绍：  
Web应用开发大多是基于HTTP协议的。客户端与服务端在使用HTTP协议进行交互时，协议本身并不会记录客户端的信息或是状态。这意味着HTTP协议是一个“无状态”协议，而Web应用中的很多场景是需要保存用户状态的。网站的安全性解决方案就需要对状态进行验证，访问一个受保护的资源的第一步便是检查用户是否通过登录验证。**这样的情况催生了许多用于保存用户状态的解决方案，Session-Cookie就是其中最为常见的一种**。  
Session-Cookie由Session与Cookie两部分组成，分别存储于服务端和客户端。Session是一种用于记录用户的状态信息，被存储于服务端的数据。例如当前用户是否登录，身份与权限是怎样的，这类数据大多会存储于Session当中。 **Cookie（或者被称作HTTP Cookie）则是一小片被存储在浏览器的数据**，往往在浏览一个网站时便会产生。本身作用在于可以在访问网站的时候，记录一些状态信息到客户端。可以起到提升系统性能并且提高用户体验。在Session-Cookie体系中，**Cookie主要用于记录一串与Session关联的标识。该标识往往被称作“session-id”**。 Session与Cookie不同的是，Cookie是一个真实存在的具体实现，而Session是一个相对抽象的概念，不同的语言与开发框架对Session有不同的实现方式。这两者共同作用，使得用户即便是在使用“无状态”协议与服务端交互，依旧能在不同页面共享一些信息。流程如下：  
·　客户发送请求到服务端。  
·　服务端收到请求之后便会在内部创建Session，之后返回响应。在响应头中，包含Set-Cookie信息，其中内容就包含Session-id。  
·　当客户端收到包含Set-Cookie的响应之后，后续的所有请求就会带上Cookie。  
·　服务端可以根据Cookie中的Session-id让每个请求与Session逐一对应，实现请求间的状态共享。

## 使用Spring Session管理Session ##

在Spring Boot开发中，Session-Cookie默认由Web容器（例如Tomcat）维护。例如，访问一个Web容器是Tomcat的Spring Boot应用，默认返回的响应头中会设置一条键为JSESSIONID的Cookie  
Session默认情况下是保存于服务端的JVM内存当中。在该条件下当服务端程序重启时，Session将会丢失。这也意味着用户会集体掉线，如果要继续操作则需要重新登录。在某些场景下，该情况会严重影响用户的使用体验。这不得不将Session的管理从JVM内存中剥离出来。 Spring Session便提供了一套方案用于解决Session管理的问题，使其不依赖于特定的应用程序容器实现Session集群化。下面将讲解Spring Boot整合Spring Session的步骤。  
（1）更新依赖  
整合Spring Session的第一个步骤是更新依赖。Spring Session可选的容器类型有四种，分别是Redis、MongoDB、JDBC和HAZELCAST。选择好对应的容器类型后，再根据类型选择对应的依赖项。比如选择Redis作为Session的外部容器，则需要引入spring-session-data-redis。

(2)修改配置  
在application.properties中：  
spring:  
session:  
store-type: redis  
得益于Spring Boot的自动配置，加上该配置项之后等同于使用了注解@EnableRedisHttpSession。这将创建名为springSessionRepositoryFilter的过滤器。该过滤器负责将容器中的HttpSession替换为Spring Session。

（3）配置Redis连接  
redis:  
\#redis域名  
hostname: localhost  
\#redis端口  
port: 6379  
\#redis密码  
password: NlzWZLvvCF5Gzzby  
（4）检验结果 启动程序，并且成功登录之后，可以通过Redis的GUI管理工具查看对应命名空间下的存储情况

修改SecurityConfig.java

## session并发配置 ##

Spring Security中默认对session的并发数并没有限制。换句话说，一个用户的账号和密码在默认条件下可以供任意数量的客户端登录。这种情况在某些场景下是难以接受的，例如，一些付费的视频，对于同账户的客户端在线数量会进行限制。Spring Security对于这样的场景也提供了支持。  
首先定义一个SessionInformationExpiredStrategy的实现作为失效策略，用于返回异常信息。ParallelismSessionExpiredStrategy.java：

@Configuration
    
    public class Parallelismsessionexpiredstrategy implements
    SessioninformationexpiredStrategy { 
    private final ObjectMapper objectMapper;
    public void onExpiredSessionDetected(Sessioninformationexpiredevent event)throws Ioexception, Servletexception{ 
    //返回异常信息
    event. getresponse(). setContentType("application/ison; charset=utf-8");
    event. getresponse().getwriter(). write(objectMapper. writevalueasstring(R.failed("达到并发上限")));
    }
    }

SecurityConfig中加上sessionManagement配置，SecurityConfig.java：

@Configuration
    @RequiredArgsConstructor
    @EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true,secureEnabled = true,jsr250Enabled = true)
    public class Securityconfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { 
    @override
    protectedvoidconfigure(httpsecurityhttp)throws Exception{ 
    http
    //…
    .sessionmanagement()//并发 Session上限为1
    .maximumsessions(1)//达到上限后是否阻止登录
    .maxSessionsPreventslogin( true)
    //失效 Session策略
    .expiredSessionStrategy(new
    ParallelismSessionExpiredstrategy(mapper));//,'

其中，maxSessionsPreventsLogin用于控制达到Session并发上限后的策略，True代表将阻止后续的登录操作，False代表将会使之前登录的Session强制失效。另外，失效Session的请求结果将按照expiredSessionStrategy中配置的策略进行返回。

## 强制下线 ##

Session-Cookie的特点在于服务端可以监听并控制用户的会话状态。这为会话管理模块的开发提供了很大便利。会话管理中强制下线会是一个常见需求，如果一个Web应用中出现违规操作，可以使用强制下线功能为系统提供保护。

@Component
    @RequiredArgsConstructor
    public class SessionUtils{ 
    private final SessionRegistry sessionRegistry;
    public void expireUserSessions(String username){ 
    for (Object principal:sessionRegistry. getAllPrincipals()){ 
    if (principal instanceof SecurityProperties. User){ 
    UserDetails userDetails =(UserDetails) principal;
    //遍历 sessionRegistry中的 principal找到对应用户的 Session
    if (userDetails. getUsername () equals (username)){ 
    for (SessionInformation information:
    sessionRegistry. getAllSessions (userDetails, true)){ 
    //让 session立刻失效
    information.expireNow(); 
    }
    }
    }
    }

需要某个用户强制下线时调用 SessionUtils的expireUserSessions()命令即可。

# JWT #

基于Session-Cookie模式的身份验证，这类模式的特点在于后端会维护用户的状态。在常见身份验证方式中，有一种方式与Session-Cookie有着鲜明差异，它不用于后端维护用户状态，这一方式正是将介绍的对象——JWT。  
JWT是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各端之间将安全信息以JSON对象的形式进行传递。由于此信息是经过数字签名的，因此可以被验证和信任。另外，还可以使用HMAC或者RSA算法对JWT进行加密。

## jwt的组成 ##

JWT以紧凑的三部分组成，各部分以（.）分隔，形如xxxx.yyy.zzz。这三部分分别是：  
·　Header（标头）。通常由两部分组成，令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA。  
·　Payload（负载）。负载中包含不同类型的声明（Claims）。有已注册声明（预定义声明，包含签发人、超时时间等信息）、公有声明和私有声明（由签发者用于在各端传递安全信息的声明，可随意定义）。  
·　Signature（签名）。基于标头中定义的加密算法进行加密的签名。例如，加密算法为HMACSHA256的话，签名过程将会是： 签名的作用在于保证消息在传输过程中是未被更改的，并且如果使用私钥进行签名，还可以对发送者身份进行进一步的认证。  
基于JWT加密并且可携带安全信息的特点，后端可以将原本保存于Session中的信息保存至JWT的私有声明，然后要求客户端在每次请求中都携带JWT。 以这种方式实现后端服务的无状态化。

JWT带来后端无状态化的同时，也带来了不少好处：  
（1）跨域与CORS 传统的认证方式中，Cookies是默认只能用于单个域名和子域名间进行消息传递。如果碰到域名不同的情况（也就是跨域），整个处理过程会变得繁琐。JWT不依赖Cookie，大多以Authorization:Bearer \{JWT\}这样的格式作为请求头进行传递，不会被跨域请求所影响。  
（2）跨平台解决方案 同样是受限于Cookies的特性，移动平台与Cookies并不能很好地融合，存在诸多限制。JWT相比Cookie-Session更适合作为跨平台的认证解决方案。  
（3）方便扩展，提升后端性能 Session-Cookie的验证过程中基本都需要对存储模块进行访问，特别在于分布式架构中的认证过程，后端服务需要对外部存储进行访问，其中必然存在数据传输带来的时间损耗。**JWT的验证过程中仅需要根据加密算法对JWT进行验签解密。相对来说，不会有扩展和性能方面的困扰**。

## JWT工作流程 ##

通常情况下JWT通过访问一个用于登录的URL来获取。登录成功后，客户端将会在之后的请求的每个请求体中，以Authorization: Bearer \{JWT\}的格式将JWT设置为请求头。服务端将会对JWT内容进行验签解密，并做出相应的响应。

# OAuth 2.0 #

第三方应用授权在互联网服务中被广泛地运用。在这一功能的背后，大多会使用到OAuth这一授权技术。OAuth是一个用于授权的网络标准，目前主流的版本为2.0版.  
使用OAuth 2.0这一授权标准，可以让第三方应用程序获取用户在某一网络服务（例如QQ、GitHub）上有限的账户访问权限。比如，使用QQ的第三方授权可以获取用户的QQ昵称头像等信息。实现方式是通过将身份验证这一环委托给承载用户账户的服务器（通常被称作认证服务器，Authorization Server），并授权第三方应用（通常被称作资源服务器，Resource Server）访问用户账户。  
OAuth 2.0中涉及四个角色之间的信息交换，分别是： ·  
　用户：用户拥有授权／资源服务器上的账户，在流程中授予客户端访问账户的权限。 ·  
　授权服务器：负责验证用户身份，向第三方应用颁发令牌。 ·　资源服务器：负责保管用户账户。  
·　第三方应用（客户端）：想要访问用户账户的应用程序。  
OAuth 2.0提供四种不同的授权模式以适应各种应用场景： ·　授权码模式 ·　密码模式 ·　简化模式 客户端模式