Spring Security（二）

本篇中加入了以下三个功能：

修改用户名密码的参数名称
通过自定义一个AuthenticationProvider在系统中加入一个后门
将验证身份信息展示到前端

1.principal：身份 credentials：凭证 AuthenticationManager:身份验证管理类（它是验证管理类的总接口）ProviderManager类：（负责具体的验证管理）

Spring Security主要包括两大功能：验证和鉴权。验证就是确认用户的身份，一般采用用户名和密码的形式；鉴权就是确认用户拥有的身份（角色、权限）能否访问受保护的资源。

2.原理图

3.参与验证的要素

Spring Security不仅仅支持网页登录这一种验证模式，它还支持多种其他验证模式。但是其参与验证的要素基本上还是用户、密码、角色、受保护的资源这四种。

用户名称一般在前端由访问者填入，而系统用户在后端一般存储在内存中或数据库中。

密码一般在前端由访问者填入，用于验证用户身份，在Security 5.0后密码必须使用PasswordEncoder加密，一般来说使用BCryptPasswordEncoder即可。

角色，又可以被看做权限，在Spring Security中，有时用Role表示，有时用Authority表示。前端一般看不到系统的角色。后端角色由管理者赋予给用户（可以事先赋予，也可以动态赋予），角色信息一般存储在内存或数据库中。

受保护的资源，一般来说就是指网址，有时也可以将某些函数方法定义为资源，但本文不涉及这类情况.

参与验证的要素（用户名、密码）在前端由表单提交，由网络传入后端后，会形成一个Authentication类的实例。该实例在进行验证前，携带了用户名、密码等信息；在验证成功后，则携带了身份信息、角色等信息。Authentication接口代码节选如下：

public interface Authentication extends Principal, Serializable {
    Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities();
    Object getCredentials();
    Object getDetails();
    Object getPrincipal();
    boolean isAuthenticated();
    void setAuthenticated(boolean isAuthenticated) throws IllegalArgumentException;
}

其中getCredentials()返回一个Object credentials，它代表验证凭据，即密码；getPrincipal()返回一个Object principal，它代表身份信息，即用户名等；getAuthorities()返回一个Collection<? extends GrantedAuthority>，它代表一组已经分发的权限，即本次验证的角色（本文中权限和角色可以通用）集合。

有了Authentication实例，则验证流程主要围绕这个实例来完成。它会依次穿过整个验证链，并存储在SecurityContextHolder中。也可以像本文中的代码一样，在验证途中伪造一个Authentication实例，骗过验证流程，获得所有权限。

4.验证的规则

验证规则定义了以下几个东西：

受保护的资源即网址，它们一般按访问所需权限分为几类
哪一类资源可以由哪些角色访问
规则定义在WebSecurityConfigurerAdapter的子类中

具体规则的定义方法可以在代码中观察

5.验证流程

前文已经介绍了Authentication类，它代表了验证信息。

再介绍一个类AuthenticationManager，它是验证管理类的总接口；而具体的验证管理需要ProviderManager类，它具有一个List<AuthenticationProvider> providers属性，这实际上是一个AuthenticationProvider实例构成的验证链。链上都是各种AuthenticationProvider实例，这些实例进行具体的验证工作，它们之间的关系如下图（图来自互联网）所示：

验证成功后，验证实例Authentication会被存入SecurityContextHolder中，而它则利用线程本地存储TLS功能。在验证成功且验证未过期的时间段内，验证会一直有效。而且，可以在需要的地方，从SecurityContextHolder中取出验证信息，并进行操作。例如将验证信息展示在前端。

具体的验证流程如下：

后端从前端的表单得到用户密码，包装成一个Authentication类的对象；
将Authentication对象传给“验证管理器”ProviderManager进行验证；
ProviderManager在一条链上依次调用AuthenticationProvider进行验证；
验证成功则返回一个封装了权限信息的Authentication对象（即对象的Collection<? extends GrantedAuthority>属性被赋值）；
将此对象放入安全上下文SecurityContext中；
需要时，可以将Authentication对象从SecurityContextHolder上下文中取出。

注意，在ProviderManager管理的验证链上，任何一个AuthenticationProvider通过了验证，则验证成功。所以，要在系统中留一个后门，只需要在代码中添加一个AuthenticationProvider的子类BackdoorAuthenticationProvider，并在输入特定的用户名（alex）时，直接伪造一个验证成功的Authentication，即可通过验证，代码如下：

@Component
public class BackdoorAuthenticationProvider implements AuthenticationProvider {
    @Override
    public Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {
        String name = authentication.getName();
        String password = authentication.getCredentials().toString();

        //利用alex用户名登录，不管密码是什么都可以，伪装成admin用户
        if (name.equals("alex")) {
            Collection<GrantedAuthority> authorityCollection = new ArrayList<>();
            authorityCollection.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_ADMIN"));
            authorityCollection.add(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_USER"));
            return new UsernamePasswordAuthenticationToken(
                    "admin", password, authorityCollection);
        } else {
            return null;
        }
    }

    @Override
    public boolean supports(Class<?> authentication) {
        return authentication.equals(
                UsernamePasswordAuthenticationToken.class);
    }
}

然后在SecurityConfiguration类中，将BackdoorAuthenticationProvider的实例加入到验证链中即可，代码如下：

@EnableWebSecurity
public class SecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Autowired
    BackdoorAuthenticationProvider backdoorAuthenticationProvider;
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
       ...省略
        //将自定义验证类注册进去
        auth.authenticationProvider(backdoorAuthenticationProvider);
    }
  ...省略
}

6.将验证身份信息展示到前端

前面已经提到，验证成功后，验证信息存入SecurityContextHolder中。因此可以在需要的地方，将其提取出来，然后在前端展示出来。

后端代码：

@Controller
public class UserController {

    @RequestMapping("/user")
    public String user(@AuthenticationPrincipal Principal principal, Model model) {
        model.addAttribute("username", principal.getName());

        //从SecurityContextHolder中得到Authentication对象，进而获取权限列表，传到前端
        Authentication auth = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();
        Collection<GrantedAuthority> authorityCollection = (Collection<GrantedAuthority>) auth.getAuthorities();
        model.addAttribute("authorities", authorityCollection.toString());
        return "user/user";
    }

    @RequestMapping("/admin")
    public String admin(@AuthenticationPrincipal Principal principal, Model model) {
        model.addAttribute("username", principal.getName());

        //从SecurityContextHolder中得到Authentication对象，进而获取权限列表，传到前端
        Authentication auth = SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();
        Collection<GrantedAuthority> authorityCollection = (Collection<GrantedAuthority>) auth.getAuthorities();
        model.addAttribute("authorities", authorityCollection.toString());
        return "admin/admin";
    }
}