Spring Security基于散列加密方案實現(xiàn)自動登錄功能
前言
在前面的2個章節(jié)中，一一哥 帶大家實現(xiàn)了在Spring Security中添加圖形驗證碼校驗功能，其實Spring Security的功能不僅僅是這些，還可以實現(xiàn)很多別的效果，比如實現(xiàn)自動登錄，注銷登錄等。
有的小伙伴會問，我們?yōu)槭裁匆獙崿F(xiàn)自動登錄??？這個需求其實還是很常見的，因為對于用戶來說，他可能經(jīng)常需要進行登錄以及退出登錄，你想想，如果用戶每次登錄時都要輸入自己的用戶名和密碼，是不是很煩，用戶體驗是不是很不好？
所以為了提高項目的用戶體驗，我們可以在項目中添加自動登錄功能，當然也要給用戶提供退出登錄的功能。接下來就跟著 一一哥 來學習如何實現(xiàn)這些功能吧！
一. 自動登錄簡介
1. 為什么要自動登錄
我們在訪問網(wǎng)站或app時，一般都會要求我們注冊一個賬號，包含用戶名和密碼信息，其中密碼還會有長度及取值范圍的限制。很多時候，我們在不同的網(wǎng)站上注冊的賬號，可能密碼也不同，這就導致我們必須記住這些不同網(wǎng)站上的用戶信息。那么在下次登錄時，因為我們的密碼太多了，很有可能會記不起這些賬號密碼。所以在幾次嘗試登錄失敗之后，很多人都會選擇找回密碼，從而再次陷入如何設(shè)置密碼的循環(huán)里。
為了盡可能減少用戶重新登錄的頻率，提高用戶的使用體驗，我們可以提供自動登錄這樣一個會給用戶帶來便利，同時也會給用戶帶來風險的體驗性功能。
2. 自動登錄的實現(xiàn)方案
了解了自動登錄出現(xiàn)的背景及作用后，那么我們該怎么實現(xiàn)自動登錄呢？
首先我們知道，自動登錄是將用戶的登錄信息保存在用戶瀏覽器的cookie中，當用戶下次訪問時，自動實現(xiàn)校驗并建立登錄狀態(tài)的一種機制。
所以基于上面的原理，Spring Security 就為我們提供了兩種比較好的實現(xiàn)自動登錄的方案：
- 基于散列加密算法機制：加密用戶必要的登錄信息，并生成令牌來實現(xiàn)自動登錄，利用TokenBasedRememberMeServices類來實現(xiàn)。
- 基于數(shù)據(jù)庫等持久化數(shù)據(jù)存儲機制：生成持久化令牌來實現(xiàn)自動登錄，利用PersistentTokenBasedRememberMeServices來實現(xiàn)。
我上面提到的2個實現(xiàn)類，其實都是AbstractRememberMeServices的子類，如下圖所示：
了解了這些核心API之后，我們就可以利用這兩個API來實現(xiàn)自動登錄了。
二. 基于散列加密方案實現(xiàn)自動登錄
我先帶各位利用第1種實現(xiàn)方案，即基于散列加密方案來實現(xiàn)自動登錄。
首先我們還是在之前的案例基礎(chǔ)之上進行開發(fā)，具體的項目創(chuàng)建過程略過，請參考之前的章節(jié)內(nèi)容。
1. 配置加密令牌的key
首先我們創(chuàng)建一個application.yml文件，在其中添加數(shù)據(jù)庫配置，以及一個用來加密令牌的key字符串，字符串的值隨便自定義就行。
spring:
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306/db-security?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false&serverTimezone=GMT
username: root
password: syc
security:
remember-me:
key: yyg
2. 配置SecurityConfig類
跟之前的案例一樣，我還是要創(chuàng)建一個SecurityConfig類，在其中的configure(HttpSecurity http)方法中，通過JdbcTokenRepositoryImpl關(guān)聯(lián)我們的數(shù)據(jù)庫，并且通過rememberMe()方法開啟“記住我”功能，另外還要把我們前面在配置文件中的rememberKey配置進來，作為散列加密的key。
@EnableWebSecurity(debug = true)
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
@Value("${spring.security.remember-me.key}")
private String rememberKey;
@Autowired
private UserDetailsService userDetailsService;
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
//利用JdbcTokenRepositoryImpl關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)源
JdbcTokenRepositoryImpl tokenRepository = new JdbcTokenRepositoryImpl();
tokenRepository.setDataSource(dataSource);
http.authorizeRequests()
.antMatchers("/admin/**")
.hasRole("ADMIN")
.antMatchers("/user/**")
.hasRole("USER")
.antMatchers("/app/**")
.permitAll()
.anyRequest()
.authenticated()
.and()
.formLogin()
.permitAll()
.and()
//開啟“記住我”功能
.rememberMe()
.userDetailsService(userDetailsService)
//配置散列加密用的key
.key(rememberKey)
.and()
.csrf()
.disable();
}
@Bean
public PasswordEncoder passwordEncoder() {
//不對登錄密碼進行加密
return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
}
}
3. 添加測試接口
為了方便后續(xù)的測試，我隨便編寫一個測試用的web接口。
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@GetMapping("hello")
public String hello() {
return "hello, user";
}
}
4. 啟動項目測試
然后我們把項目啟動起來進行測試，當然你別忘了編寫項目入口類，這里我就不粘貼相關(guān)代碼了。
我們訪問一下/user/hello接口，會先重定向到/login接口，這時候會發(fā)現(xiàn)在默認的登錄頁面上多了一個“記住我”功能。
此時如果我們打開 開發(fā)者調(diào)試工具，并且勾選“記住我”，然后發(fā)起請求，這時候我們會在控制臺看到remember-me的cookie信息，說明Spring Security已經(jīng)自動生成了remember-me這個cookie，且表單中的remember-me參數(shù)也處于了“on”狀態(tài)。
也就是說，我們利用簡單的幾行代碼，就實現(xiàn)了基于散列加密方案的自動登錄。
三. 散列加密方案實現(xiàn)原理
你可能會很好奇，散列加密方案到底是怎么實現(xiàn)自動登錄的呢？別急，接下來 壹哥就為你分析一下散列加密的實現(xiàn)原理。
1. cookie的加密原理分析
我在前面給各位說過，自動登錄其實就是將用戶的登錄信息保存在用戶瀏覽器的cookie中，當用戶下次訪問時，自動實現(xiàn)校驗并建立登錄狀態(tài)的一種機制。所以在自動登錄后，肯定會生成代表用戶的cookie信息，但是為了安全，這個cookie肯定不會明文存儲，需要把這個cookie進行加密處理，當然也會解碼處理。所以接下來我就給各位分析一下這個cookie的加密和解碼過程。
首先 壹哥 給各位解釋一下所謂的散列加密算法，其實質(zhì)就是把 username、expirationTime、password等字段，再加上自定義的key字段合并起來，在每個字段之間用 ":" 分隔，最后利用md5算法進行哈希運算，這樣就可以得到一個加密后的字符串。Spring Security把這個加密的字符串存儲到cookie中，作為用戶已登錄的標識信息。
然后 壹哥 帶你看看TokenBasedRememberMeServices源碼類中的makeTokenSignature()方法，你會看到散列加密算法的具體加密實現(xiàn)過程，源碼如下圖所示：
2. cookie的解碼原理分析
上面利用MD5進行了加密，用戶在下次登錄后，肯定需要進行信息的比對，以判斷用戶信息是否一致。Spring Security是先對cookie中的信息進行解碼，然后與之前記錄的登錄信息進行比對，以此判斷用戶是否已登錄。
Spring Security是在AbstractRememberMeServices類的decodeCookie()方法中，利用Base64對cookie進行解碼，如下圖所示：
對于以上2個源碼方法，我們可以簡化抽取出如下兩行代碼：
//對各字段進行散列加密 hashInfo=md5Hex(username +":"+expirationTime +":"password+":"+key) //利用base64進行解碼 rememberCookie=base64(username+":"+expirationrime+":"+hashInfo)
其中，expirationTime是指本次自動登錄的有效期，key是自己指定的一個散列鹽值，用于防止令牌被修改。利用以上兩個
分析完源碼之后，壹哥給各位簡單總結(jié)一下cookie的生成驗證原理：
- 首先利用上面的源碼生成cookie，并保存在瀏覽器中；
- 在瀏覽器關(guān)閉并重新打開之后，用戶再去訪問 /user/hello 接口時，此時就會攜帶remember-me這個cookie到服務端；
- 服務器端拿到cookie之后，利用Base64進行解碼，計算出用戶名和過期時間，再根據(jù)用戶名查詢到用戶密碼；
- 最后還要通過 MD5 散列函數(shù)計算出散列值，并將計算出的散列值和瀏覽器傳遞來的散列值進行對比，以此確認這個令牌是否有效。
3. 自動登錄的源碼分析
上面分析完cookie信息的加密和解碼之后，接下來我再結(jié)合源碼，從兩個方面來介紹自動登錄的實現(xiàn)過程，一個是 remember-me 令牌的生成的過程，另一個則是該令牌的解析過程。
3.1 令牌生成的源碼分析
我們要想知道源碼中是如何生成remember-me自動登錄令牌的，首先得知道Spring Security是如何進入到該令牌所在代碼的，這個代碼的執(zhí)行與我們前一章節(jié)所講的Spring Security的認證授權(quán)有關(guān)，請進入到前面查看。
AbstractAuthenticationProcessingFilter#doFilter ->
AbstractAuthenticationProcessingFilter#successfulAuthentication ->
AbstractRememberMeServices#loginSuccess ->
TokenBasedRememberMeServices#onLoginSuccess
這個令牌生成的核心處理方法定義在：TokenBasedRememberMeServices#onLoginSuccess。
@Override
public void onLoginSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
Authentication successfulAuthentication) {
//從認證對象中獲取用戶名
String username = retrieveUserName(successfulAuthentication);
//從認證對象中獲取密碼
String password = retrievePassword(successfulAuthentication);
......
if (!StringUtils.hasLength(password)) {
//根據(jù)用戶名查詢出對應的用戶
UserDetails user = getUserDetailsService().loadUserByUsername(username);
//獲取到用戶身上的密碼
password = user.getPassword();
}
//獲取登錄過期時間，默認是2周
int tokenLifetime = calculateLoginLifetime(request, successfulAuthentication);
long expiryTime = System.currentTimeMillis();
expiryTime += 1000L * (tokenLifetime < 0 ? TWO_WEEKS_S : tokenLifetime);
//生成remember-me簽名信息
String signatureValue = makeTokenSignature(expiryTime, username, password);
//保存cookie
setCookie(new String[] { username, Long.toString(expiryTime), signatureValue },
tokenLifetime, request, response);
}
protected String makeTokenSignature(long tokenExpiryTime, String username,
String password) {
String data = username + ":" + tokenExpiryTime + ":" + password + ":" + getKey();
MessageDigest digest;
digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
return new String(Hex.encode(digest.digest(data.getBytes())));
}
以上源碼的實現(xiàn)邏輯很好理解：
- 首先從登錄成功的 Authentication 對象中提取出用戶名/密碼；
- 由于登錄成功之后，密碼可能被擦除了，所以如果一開始沒有拿到密碼，就再從 UserDetailsService 中重新加載用戶并重新獲取密碼；
- 接下來獲取令牌的有效期，令牌有效期默認是兩周；
- 再接下來調(diào)用 makeTokenSignature()方法 去計算散列值，實際上就是根據(jù) username、令牌有效期以及 password、key 一起計算一個散列值。如果我們沒有自己去設(shè)置這個 key，默認是在 RememberMeConfigurer#getKey 方法中進行設(shè)置的，它的值是一個 UUID 字符串。但是如果服務端重啟，這個默認的 key 是會變的，這樣就導致之前派發(fā)出去的所有 remember-me 自動登錄令牌失效，所以我們可以指定這個 key。
- 最后，將用戶名、令牌有效期以及計算得到的散列值放入 Cookie 中并隨response返回。
3.2 令牌解析的源碼分析
對于RememberMe 這個功能，Spring Security提供了 RememberMeAuthenticationFilter 這個過濾器類來處理相關(guān)功能，我們來看下 RememberMeAuthenticationFilter 的 doFilter() 方法：
public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain)
throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
if (SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() == null) {
//處理自動登錄的業(yè)務邏輯
Authentication rememberMeAuth = rememberMeServices.autoLogin(request,
response);
if (rememberMeAuth != null) {
// Attempt authenticaton via AuthenticationManager
try {
rememberMeAuth = authenticationManager.authenticate(rememberMeAuth);
// Store to SecurityContextHolder
SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(rememberMeAuth);
onSuccessfulAuthentication(request, response, rememberMeAuth);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("SecurityContextHolder populated with remember-me token: '"
+ SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication()
+ "'");
}
// Fire event
if (this.eventPublisher != null) {
eventPublisher
.publishEvent(new InteractiveAuthenticationSuccessEvent(
SecurityContextHolder.getContext()
.getAuthentication(), this.getClass()));
}
if (successHandler != null) {
successHandler.onAuthenticationSuccess(request, response,
rememberMeAuth);
return;
}
}
catch (AuthenticationException authenticationException) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug(
"SecurityContextHolder not populated with remember-me token, as "
+ "AuthenticationManager rejected Authentication returned by RememberMeServices: '"
+ rememberMeAuth
+ "'; invalidating remember-me token",
authenticationException);
}
rememberMeServices.loginFail(request, response);
onUnsuccessfulAuthentication(request, response,
authenticationException);
}
}
chain.doFilter(request, response);
}
else {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("SecurityContextHolder not populated with remember-me token, as it already contained: '"
+ SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication() + "'");
}
chain.doFilter(request, response);
}
}
這個方法最關(guān)鍵的地方在于，如果從 SecurityContextHolder 中無法獲取到當前登錄用戶實例，那么就調(diào)用 rememberMeServices.autoLogin()邏輯進行登錄，我們來看下這個方法：
@Override
public final Authentication autoLogin(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response) {
String rememberMeCookie = extractRememberMeCookie(request);
if (rememberMeCookie == null) {
return null;
}
logger.debug("Remember-me cookie detected");
if (rememberMeCookie.length() == 0) {
logger.debug("Cookie was empty");
cancelCookie(request, response);
return null;
}
UserDetails user = null;
try {
String[] cookieTokens = decodeCookie(rememberMeCookie);
user = processAutoLoginCookie(cookieTokens, request, response);
userDetailsChecker.check(user);
logger.debug("Remember-me cookie accepted");
return createSuccessfulAuthentication(request, user);
}
......
cancelCookie(request, response);
return null;
}
Spring Security就是在這里提取出 cookie 信息，并對 cookie 信息進行解碼。解碼之后，再調(diào)用 processAutoLoginCookie()方法去做校驗。processAutoLoginCookie() 方法的代碼我就不貼了，核心流程就是首先獲取用戶名和過期時間，再根據(jù)用戶名查詢到用戶密碼，然后通過 MD5 散列函數(shù)計算出散列值。最后再將拿到的散列值和瀏覽器傳遞來的散列值進行對比，就能確認這個令牌是否有效，進而確認登錄是否有效。
至此，壹哥 就結(jié)合著源碼和底層原理，給大家講解了基于散列加密方案實現(xiàn)了自動登錄，并且在本案例中給大家介紹了散列加密算法，你掌握的怎么樣呢？請在評論區(qū)給 一一哥 留言，說說你的感受吧！下一篇文章中，壹哥 會給各位講解 基于持久化令牌方案實現(xiàn)自動登錄，敬請期待哦！
到此這篇關(guān)于Spring Security基于散列加密方案實現(xiàn)自動登錄功能的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring Security散列加密方案實現(xiàn)自動登錄內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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