【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解
作者:mmseoamin日期:2023-12-25

【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第1张

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【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,请添加图片描述,第2张

前言

我们都知道Spring Security是做认证的,那它到底是怎么认证的呢?它是怎么将明文密码加密的呢?Token令牌的使用与CSRF跨域请求伪造是什么等等我们都不知道,但是通过这篇文章我相信你会有所了解有所收获!!!

一、基于Security认证

1.前期准备

基于Spring Initializr创建SpringBoot项目,实现与MyBatisPlus的项目整合。分别导入:CodeGenerator和MyBatisPlusConfig。

CodeGenerator:用于MybatisPlus代码生成; MyBatisPlusConfig:MyBatisPlus配置类,实现了分页和乐观锁相关配置。

1.1.添加pom.xml依赖


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-freemarker


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-web


    mysql
    mysql-connector-java
    runtime
    5.1.44


    org.projectlombok
    lombok
    true


    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-test
    test


    com.baomidou
    mybatis-plus-boot-starter
    3.5.2


    com.baomidou
    mybatis-plus-generator
    3.5.2


    com.alibaba
    fastjson
    2.0.32

1.2.配置application.yml

spring:
  datasource:
    type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    username: root
    password: 1234
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/vue?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&useSSL=false
  freemarker:
    enabled: true
    suffix: .ftl
    template-loader-path: classpath:/templates/
mybatis-plus:
  # Mybatis Mapper所对应的XML位置
  mapper-locations: classpath:mapper/*.xml
  # 别名包扫描路径
  type-aliases-package: com.zking.spbootauthc.model
  # 是否开启自动驼峰命名规则(camel case)映射
  configuration:
    map-underscore-to-camel-case: true
  global-config:
    db-config:
      logic-delete-field: deleted # 全局逻辑删除的实体字段名
      logic-delete-value: 1       # 逻辑已删除值(默认为 1)
      logic-not-delete-value: 0   # 逻辑未删除值(默认为 0)
logging:
  level:
    com.zking.spbootauthc.mapper: debug

修改数据库相关账号、密码及数据库名。

1.3.导入相关数据表

表名说明
sys_user用户信息表
sys_role角色信息表
sys_module模块信息表(权限信息表)
sys_user_role用户角色表
sys_role_module角色模块表

表之间的关系说明:

【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第3张

【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第4张

数据表中有以上字段即可,后续我们还要加的。 

1.4.实现MP代码生成

直接运行CodeGenerator.java类,生成sys_开头的相关信息表。

package com.csdn.security.config;
import com.baomidou.mybatisplus.generator.FastAutoGenerator;
import com.baomidou.mybatisplus.generator.config.DataSourceConfig;
import com.baomidou.mybatisplus.generator.config.OutputFile;
import com.baomidou.mybatisplus.generator.config.rules.DateType;
import com.baomidou.mybatisplus.generator.engine.FreemarkerTemplateEngine;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
@Slf4j
public class MySQLGenerator {
    private final static String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/goods?useUnicode=true&characterEncoding=utf8&serverTimezone=UTC";
    private final static String USERNAME = "root";
    private final static String PASSWORD = "root789";
    private final static DataSourceConfig.Builder DATA_SOURCE_CONFIG =
            new DataSourceConfig.Builder(URL, USERNAME, PASSWORD);
    public static void main(String[] args) {
        FastAutoGenerator.create(DATA_SOURCE_CONFIG)
                .globalConfig(
                        (scanner, builder) ->
                                builder.author("Java方文山")
                                        .outputDir(System.getProperty("user.dir") + "\\src\\main\\java")
                                        .commentDate("yyyy-MM-dd")
                                        .dateType(DateType.TIME_PACK)
                )
                .packageConfig((builder) ->
                        builder.parent("com.csdn.boot")
                                .entity("pojo")
                                .service("Service")
                                .serviceImpl("Service.impl")
                                .mapper("mapper")
                                .xml("mapper.xml")
                                .pathInfo(Collections.singletonMap(OutputFile.xml, System.getProperty("user.dir") + "\\src\\main\\resources\\mapper"))
                )
                .injectionConfig((builder) ->
                        builder.beforeOutputFile(
                                (a, b) -> log.warn("tableInfo: " + a.getEntityName())
                        )
                )
                .strategyConfig((scanner, builder) ->
                        builder.addInclude(getTables(scanner.apply("请输入表名,多个英文逗号分隔?所有输入 all")))
                                .addTablePrefix("tb_", "t_", "lay_", "meeting_", "sys_")
                                .entityBuilder()
                                .enableChainModel()
                                .enableLombok()
                                .enableTableFieldAnnotation()
                                .controllerBuilder()
                                .enableRestStyle()
                                .enableHyphenStyle()
                                .build()
                )
                .templateEngine(new FreemarkerTemplateEngine())
                .execute();
    }
    protected static List getTables(String tables) {
        return "all".equals(tables) ? Collections.emptyList() : Arrays.asList(tables.split(","));
    }
}

 1.5.为sys_user添加认证字段

前面说到有些字段需要后期加,至于是什么字段我事先没有给大家说的原因是想大家知道,为什么要加这些字段,这些字段是什么意思,首先在SecurityFilterChain过滤链编写重定向登录成功的首页方法

                //设置登录成功后重定向到那个页面
                .successHandler((req,resp,auth)->{
                    resp.sendRedirect("/index");
                })

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方便我们查看里面到底有什么参数

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可以看到以上除了username\password都是我们没有的,我们接下来就把这些属性加上即可,因为这里Security必须要用到UserDetails这个类,所以我们自己的user类就就需要实现这个类。

【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第7张

UserDetails是Spring Security框架中的一个接口,它代表了应用程序中的用户信息。UserDetails接口定义了一组方法,用于获取用户的用户名、密码、角色和权限等信息,以便Spring Security可以使用这些信息进行身份验证和授权。

以下是UserDetails接口中定义的方法:

  • getUsername():获取用户的用户名。

  • getPassword():获取用户的密码。

  • getAuthorities():获取用户的角色和权限信息。

  • isEnabled():判断用户是否可用。

  • isAccountNonExpired():判断用户的账号是否过期。

  • isAccountNonLocked():判断用户的账号是否被锁定。

  • isCredentialsNonExpired():判断用户的凭证是否过期。

    自定义用户信息时,可以实现UserDetails接口并覆盖其中的方法来提供自己的用户信息。

我们直接定义这些属性即可,随后在数据库加上这些属性,注意默认值为1,否则认证不成功,因为除了0之外的数字都是真,如果为0就是假也就是false,那么我们认证的字段有一个为false必然是不成功的。

【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第8张

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2.SpringSecurity之认证

2.1业务对象UserDetailsService

修改UserServiceImpl并实现UserDetailsService,重写loadUserByUsername(String username)方法。

@Service
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl implements IUserService, UserDetailsService {
    /**
     * 实现Spring Security内置的UserDetailService接口,重写loadUserByUsername方法实现数据库的身份校验
     * @param username
     * @return
     * @throws UsernameNotFoundException
     */
    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        //根据用户名查询数据库中用户信息
        User user = this.getOne(new QueryWrapper().eq("username", username));
        //判断用户是否存在
        if(Objects.isNull(user))
            throw new UsernameNotFoundException("用户不存在");
        //权限校验TODO,后续讲解
        return user;
    }
}

UserDetailsService是Spring Security中的一个接口,它用于从特定数据源(如数据库)中获取用户详细信息,以进行身份验证和授权。实现该接口的类需要实现loadUserByUsername方法,该方法根据给定的用户名返回一个UserDetails对象,该对象包含有关用户的详细信息,例如密码、角色和权限等。在Spring Security中,UserDetailsService通常与DaoAuthenticationProvider一起使用,后者是一个身份验证提供程序,用于验证用户的凭据。

2.2.SecurityConfig配置

创建WebSecurityConfig配置类,配置SpringSecurity结合数据库方式进行身份认证和权限鉴定。

package com.csdn.security.config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
import org.springframework.security.authentication.ProviderManager;
import org.springframework.security.authentication.dao.DaoAuthenticationProvider;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.NoOpPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.web.SecurityFilterChain;
@Configuration
//开启SpringSecurity的默认行为
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig {
     /**
     * 配置密码编码器,首次采用明文密码方式进行比对校验
     */
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
    /**
     * 基于数据库方式进行身份认证和权限鉴定
     */
    @Autowired
    private UserDetailsService userDetailsService;
    /**
     * 获取AuthenticationManager(认证管理器),登录时认证使用(基于数据库方式)
     * @param
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Bean
    public AuthenticationManager authenticationManager() throws Exception {
        //创建DaoAuthenticationProvider
        DaoAuthenticationProvider provider=new DaoAuthenticationProvider();
        //设置userDetailsService,基于数据库方式进行身份认证
        provider.setUserDetailsService(userDetailsService);
        //配置密码编码器
        provider.setPasswordEncoder(passwordEncoder());
        return new ProviderManager(provider);
    }
    @Bean
    public SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http)
            throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                // 开放接口访问权限,不需要登录就可以访问
                .antMatchers("/toLogin").permitAll()
                // 设置角色权限
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasAnyRole("ADMIN", "USER")
                // 其余所有请求全部需要鉴权认证
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                // 设置登录页面的 URL
                .loginPage("/toLogin")
                // 设置登录请求的 URL,即表单提交的 URL
                .loginProcessingUrl("/userLogin")
                // 设置登录表单中用户名字段的参数名,默认为username
                .usernameParameter("username")
                // 设置登录表单中密码字段的参数名,默认为password
                .passwordParameter("password")
                //设置登录成功后重定向到那个页面
                .successHandler((req,resp,auth)->{
                    resp.sendRedirect("/index");
                })
                .and()
                .logout()
                // 设置安全退出的URL路径
                .logoutUrl("/logout")
                // 设置退出成功后跳转的路径
                .logoutSuccessUrl("/")
        ;
        //跳转登录页重新登录问题:用于禁用 CSRF(Cross-Site Request Forgery)防护机制。
        http.csrf().disable();
        //定义访问被拒绝时的处理方式,会重定向到noauth(也就是没有权限的页面展示)
        http.exceptionHandling().accessDeniedPage("/noauth");
        return http.build();
    }
}

 至此就可以完成了通过数据库的用户进行认证登录操作了,这里需要注意的是formLogin认证失败后将不在使用failureForwardUrl()方法转发,而是使用failureHandler处理器方式处理错误信息并跳转页面。

  • 如果使用failureHandler处理器方式,则可以自定义错误页面及错误信息:

    .failureHandler((request, response, exception) -> {
    	//将认证错误信息保存到request作用域,取名为msg
        request.setAttribute("msg",exception.getMessage());
        //认证失败后转发到指定页面
        request.getRequestDispatcher("/").forward(request,response);
    })

    修改登录页面login.ftl加入错误信息展示区域:

    ${msg!}

    【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第10张

    二、密码加密 

    Spring Security提供了多种密码加密方式,大致可以归类于以下几种:

    • 对密码进行明文处理,即不采用任何加密方式;

    • 采用MD5加密方式;

    • 采用哈希算法加密方式;

      1.自定义MD5加密

      创建自定义MD5加密类并实现PasswordEncoder:

      public class CustomMd5PasswordEncoder implements PasswordEncoder {
          @Override
          public String encode(CharSequence rawPassword) {
              //对密码进行 md5 加密
              String md5Password = DigestUtils.md5DigestAsHex(rawPassword.toString().getBytes());
              System.out.println(md5Password);
              return md5Password;
          }
      ​
          @Override
          public boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword) {
              // 通过md5校验
              System.out.println(rawPassword);
              System.out.println(encodedPassword);
              return encode(rawPassword).equals(encodedPassword);
          }
      }

      修改SecurityConfig配置类,更换密码编码器:

      @Bean
      public PasswordEncoder passwordEncoder(){
          // 自定义MD5加密方式:
          return new CustomMd5PasswordEncoder();
      }

      数据库中的用户密码也需要更换成对应自定义MD5加密密码:

      //MD5自定义加密方式:
      String pwd =  DigestUtils.md5DigestAsHex("123456".getBytes());
      System.out.println(pwd);

      最后,将生成的MD5加密密码保存到数据库表中。

      2.BCryptPasswordEncoder密码编码器

      BCryptPasswordEncoder是Spring Security中一种基于bcrypt算法的密码加密方式。bcrypt算法是一种密码哈希函数,具有防止彩虹表攻击的优点,因此安全性较高。

      使用BCryptPasswordEncoder进行密码加密时,可以指定一个随机生成的salt值,将其与原始密码一起进行哈希计算。salt值可以增加密码的安全性,因为即使两个用户使用相同的密码,由于使用不同的salt值进行哈希计算,得到的哈希值也是不同的。

      在Spring Security中,可以通过在SecurityConfig配置类中添加以下代码来使用BCryptPasswordEncoder进行密码加密:

      @Bean
      public PasswordEncoder passwordEncoder() {
          return new BCryptPasswordEncoder();
      }

      这样就可以在Spring Security中使用BCryptPasswordEncoder进行密码加密了,细心的同志在刚刚认证的时候应该就发现了。

      3.BCrypt工作原理

      BCrypt是一种单向哈希函数,它使用salt(盐)和cost(成本因子)来增加哈希的安全性。

      下面是BCryptPasswordEncoder的工作原理:

      1. 加密过程:

        • 生成一个随机的盐值。
        • 使用盐值和密码作为输入,通过BCrypt算法进行哈希计算。
        • 将盐值和计算得到的哈希值拼接在一起,并返回最终的加密结果。

      这里假如有两个密码都为123但是salt不一样,可能是18293也可能是18392,但是他们的密码都是123,只是将原本的密码加上了“盐”后再进行哈希算法得到了一个值。

      1. 验证过程:

        • 从存储中获取已加密的密码和对应的盐值。
        • 使用输入的密码和盐值,通过BCrypt算法进行哈希计算。
        • 将计算得到的哈希值与存储中的密码进行比较,如果匹配则验证成功,否则验证失败。

      三、基于BCrypt完成Token

      在实际开发中,为了用户登录方便常常会启用记住我(Remember-Me)功能。如果用户登录时勾选了“记住我”选项,那么在一段有效时间内,会默认自动登录,免去再次输入用户名、密码等登录操作。该功能的实现机理是根据用户登录信息生成 Token 并保存在用户浏览器的 Cookie 中,当用户需要再次登录时,自动实现校验并建立登录态的一种机制。

      Spring Security提供了两种 Remember-Me 的实现方式:

      • 简单加密 Token:用散列算法加密用户必要的登录系信息并生成 Token 令牌。

      • 持久化 Token:数据库等持久性数据存储机制用的持久化 Token 令牌。

        基于持久化Token配置步骤如下:

        • 创建数据库表 persistent_logins,用于存储自动登录信息

          CREATE TABLE `persistent_logins` (
            `username` varchar(64) NOT NULL,
            `series` varchar(64) PRIMARY KEY,
            `token` varchar(64) NOT NULL,
            `last_used` timestamp NOT NULL
          );

          该步骤可以不做,在后续的配置过程中可以交由SpringSecurity自动生成。

          • 基于持久化Token配置,修改SecurityConfig配置类:

            Remember-Me 功能的开启需要在configure(HttpSecurity http)方法中通过http.rememberMe()配置,该配置主要会在过滤器链中添加 RememberMeAuthenticationFilter 过滤器,通过该过滤器实现自动登录。

              @Resource
                public DataSource dataSource;
            /**
            	 * 配置持久化Token方式,注意tokenRepository.setCreateTableOnStartup()配置
            	 */
                @Bean
                public PersistentTokenRepository persistentTokenRepository(){
                    JdbcTokenRepositoryImpl tokenRepository = new JdbcTokenRepositoryImpl();
                    tokenRepository.setDataSource(dataSource);
                    // 设置为true要保障数据库该表不存在,不然会报异常哦
                    // 所以第二次打开服务器应用程序的时候得把它设为false
                    tokenRepository.setCreateTableOnStartup(false);
                    return tokenRepository;
                }

             在SecurityFilterChain中添加规则

             .and()
                            .rememberMe()
                            // 指定 rememberMe 的参数名,用于在表单中携带 rememberMe 的值。
                            //.rememberMeParameter("remember-me")
                            // 指定 rememberMe 的有效期,单位为秒,默认2周。
                            .tokenValiditySeconds(30)
                            // 指定 rememberMe 的 cookie 名称。
                            .rememberMeCookieName("remember-me-cookie")
                            // 指定 rememberMe 的 token 存储方式,可以使用默认的 PersistentTokenRepository 或自定义的实现。
                            .tokenRepository(persistentTokenRepository())
                            // 指定 rememberMe 的认证方式,需要实现 UserDetailsService 接口,并在其中查询用户信息。
                            .userDetailsService(userDetailsService)

            rememberMe主要方法介绍:

            方法说明
            rememberMeParameter()指定在登录时“记住我”的 HTTP 参数,默认为 remember-me
            tokenValiditySeconds()设置 Token 有效期为 200s,默认时长为 2 星期
            tokenRepository()指定 rememberMe 的 token 存储方式,可以使用默认的 PersistentTokenRepository 或自定义的实现
            userDetailsService()指定 UserDetailsService 对象
            rememberMeCookieName()指定 rememberMe 的 cookie 名称
            • 修改登录页面login.ftl,添加remember-Me记住我的checkbox选项框。

                 
                 
                 记住我
                 

              注意:配置的checkbox复选框的name属性名要与上面配置的rememberMeParameter("属性名")一致,默认就叫remember-me。

              总结:remember-me 只有在 JSESSIONID 失效和SecurityContextPersistenceFilter 过滤器认证失败或者未进行认证时才发挥作用。此时,只要 remember-me 的 Cookie 不过期,我们就不需要填写登录表单,就能实现再次登录,并且 remember-me 自动登录成功之后,会生成新的 Token 替换旧的 Token,相应 Cookie 的 Max-Age 也会重置。

              下图是我们没有加Token令牌如果反复刷新会要我们重新提交表单

              【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第11张

               加了Token之后并且勾选复选框记住我将Token保存到cookie中

              【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第12张

               数据表中也会有数据

              【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第13张

               四、CSRF跨域伪请求

              在Spring Security中,防范CSRF攻击可以通过启用CSRF保护来实现。启用CSRF保护后,Spring Security会自动在每个表单中添加一个隐藏的CSRF Token字段,并在服务器端进行验证。如果Token验证失败,则会抛出异常,从而拒绝执行请求。启用CSRF保护的方式是在Spring Security配置文件中添加.csrf()方法,例如:

              http
                  .csrf()
                      .csrfTokenRepository(CookieCsrfTokenRepository.withHttpOnlyFalse());

               将原来的关闭CSRF注释掉换成我们的

              【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,第14张

              在上面的配置中,我们使用了CookieCsrfTokenRepository作为CSRF Token的存储方式,并设置了httpOnly为false,以便在客户端可以访问到该Token。

              .csrf()主要方法介绍:

              方法说明
              disable()关闭CSRF防御
              csrfTokenRepository()设置CookieCsrfTokenRepository实例,用于存储和检索CSRF令牌。与HttpSessionCsrfTokenRepository不同,CookieCsrfTokenRepository将CSRF令牌存储在cookie中,而不是在会话中。
              ignoringAntMatchers()设置一组Ant模式,用于忽略某些请求的CSRF保护。例如,如果您想要忽略所有以/api/开头的请求,可以使用.ignoringAntMatchers("/api/**")。
              csrfTokenManager()设置CsrfTokenManager实例,用于管理CSRF令牌的生成和验证。默认情况下,Spring Security使用DefaultCsrfTokenManager实例来生成和验证CSRF令牌。
              requireCsrfProtectionMatcher()设置RequestMatcher实例,用于确定哪些请求需要进行CSRF保护。默认情况下,Spring Security将对所有非GET、HEAD、OPTIONS和TRACE请求进行CSRF保护。

              使用了 spring-security 后,默认开启了防止跨域攻击的功能,任何 POST 提交到后台的表单都要验证是否带有 _csrf 参数,一旦传来的 _csrf 参数不正确,服务器便返回 403 错误。

              修改login.ftl页面代码,加入_csrf隐藏域。



              记住我

              如果针对一些特定的请求接口,不需要进行CSRF防御,可以通过以下配置忽略:

              http.csrf().ignoringAntMatchers("/upload"); // 禁用/upload接口的CSRF防御

              【Spring Security】认证&密码加密&Token令牌&CSRF的使用详解,请添加图片描述,第2张

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