spring cloud oauth2 實現用戶認證登錄

需求

​ 在微服務架構中，我們有很多業務模塊，每個模塊都需要有用戶認證，權限校驗。有時候也會接入來自第三方廠商的應用。要求是只登錄一次，即可在各個服務的授權范圍內進行操作。看到這個需求，立馬就想到了這不就是單點登錄嗎？於是基於這樣的需求，作者使用spring-cloud-oauth2去簡單的實現了下用戶認證和單點登錄。

相關介紹

OAuth2

OAuth2是一個關於授權的網絡標准，他定制了設計思路和執行流程。OAuth2一共有四種授權模式：授權碼模式(authorization code)、簡化模式(implicit)、密碼模式(resource owner password)和客戶端模式(client credentials)。數據的所有者告訴系統同意授權第三方應用進入系統，獲取這些數據。於是數據所有者生產了一個短時間內有效的授權碼(token)給第三方應用，用來代替密碼，供第三方使用。具體流程請看下圖，具體的OAuth2介紹，可以參考這篇文章，寫的很詳細。(http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/oauth_design.html)

Token

令牌(token)和密碼(password)的作用是一樣的，都可以進入系統獲取資源，但是也有幾點不同：

1. 令牌是短期的，到期會自動失效，用戶無法修改。密碼是長期的，用戶可以修改，如果不修改，就不會發生變化。
2. 令牌可以被數據所有者撤銷，令牌會立即失效。密碼一般不允許其他人撤銷，只能被操作權限更高的人或者本人修改/重制。
3. 令牌是有權限范圍的，會被數據所有者授予。

實現的功能

本篇介紹的是通過密碼模式來實現單點登錄的功能。

​ 在微服務架構中，我們的一個應用可能會有很多個服務運行，協調來處理實際的業務。這就需要用到單點登錄的技術，來統一認證調取接口的是哪個用戶。那總不能請求一次，就認證一次，這么做肯定是不行的。那么就需要在認證完用戶之后，給這個用戶授權，然后發一個令牌(token)，有效期內用戶請求資源時，就只需要帶上這個標識自己身份的token即可。

架構說明

認證中心：oauth2-oauth-server,OAuth2的服務端，主要完成用戶Token的生成、刷新、驗證等。

微服務：mzh-etl,微服務之一，接收到請求之后回到認證中心(oauth2-oauth-server)去驗證。

代碼實現

使用到的框架是java基礎的spring boot 和spring-cloud-oauth2

認證中心：

1、引入需要的maven包

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

因為spring-cloud-starter-oauth2中包含了spring-cloud-starter-security，所以就不用再單獨引入了，引入redis包是為了使用redis來存儲token。

2、配置application.yml

這里主要用到的是redis的配置，mysql數據庫的配置暫時沒有用到。

spring:
  application:
    name: oauth-server
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mzh_oauth?useSSL=false&characterEncoding=UTF-8
    username: root
    password: admin123
    driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
    hikari:
      connection-timeout: 30000
      idle-timeout: 600000
      max-lifetime: 1800000
      maximum-pool-size: 9
  redis:
    database: 0
    host: localhost
    port: 6379
    jedis:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0
    timeout: 10000
server:
  port: 8888
  use-forward-headers: true

management:
  endpoint:
    health:
      enabled: true

3、spring security 權限配置

需要繼承WebSecurityConfigurerAdapter

/**
 * @Author mzh
 * @Date 2020/10/24
 */
@Configuration
@EnableWebSecurity
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private CustomUserDetailsService customUserDetailsService;
  
    /**
     * 修改密碼的加密方式
     * @return
     */
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    @Bean
    @Override
    public AuthenticationManager authenticationManagerBean() throws Exception{
        return super.authenticationManagerBean();
    }

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception{
       // 如果使用BCryptPasswordEncoder，這里就必須指定密碼的加密類
       auth.userDetailsService(customUserDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/oauth/**").permitAll();
    }
}

BCryptPasswordEncoder是一個不可逆的密碼加密類，AuthenticationManager是OAuth2的password必須指定的授權管理Bean。

CustomUserDetailsService這個類是被注入進來的，熟悉spring security的同學應該知道，spring security有一個自己的UserdetailsService用於權限校驗時獲取用戶信息，但是很多時候不符合我們的業務場景，就需要重現實現這個類。

4、實現CustomUserDetailsService

UserDetailsService這個類的核心方法就是loadUserByUsername()方法，他接收一個用戶名，返回一個UserDetails對象。

/**
 * @Author mzh
 * @Date 2020/10/24
 */
@Component(value = "customUserDetailsService")
public class CustomUserDetailsService implements UserDetailsService {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        // 1. 根據username 去數據庫查詢 user

        // 2.獲取用戶的角色和權限

        // 下面是寫死，暫時不和數據庫交互
        if(!(("admin").equals(username))){
            throw new UsernameNotFoundException("the user is not found");
        }else{
            String role = "ADMIN_ROLE";
            List<SimpleGrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
            authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role));
            String password = passwordEncoder.encode("123456");
            return new User(username,password,authorities);
        }
    }
}

這里是在程序中寫死了用戶和權限。賬號：admin，密碼：123456，權限：ADMIN_ROLE(注意是權限，不是角色)，實際中應該從數據庫獲取用戶和相關的權限，然后進行認證。

5、OAuth2 配置

OAuth2配置需要繼承AuthorizationServerConfigurerAdapter類

/**
 * @Author mzh
 * @Date 2020/10/24
 */
@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class Oauth2Config extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    @Autowired
    private UserDetailsService customUserDetailsService;

    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Autowired
    private TokenStore redisTokenStore;

    /**
     * 對AuthorizationServerEndpointsConfigurer參數的重寫
     * 重寫授權管理Bean參數
     * 重寫用戶校驗
     * 重寫token緩存方式
     * @param endpointsConfigurer
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void configure(final AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpointsConfigurer) throws Exception{
        endpointsConfigurer.authenticationManager(authenticationManager)
                .userDetailsService(customUserDetailsService)
                .tokenStore(redisTokenStore);
    }

    /**
     * 客戶端的參數的重寫
     * 這里是將數據直接寫入內存，實際應該從數據庫表獲取
     * clientId:客戶端Id
     * secret:客戶端的密鑰
     * authorizedGrantTypes：授權方式
     *     authorization_code: 授權碼類型,
     *     implicit: 隱式授權,
     *     password: 密碼授權,
     *     client_credentials: 客戶端授權,
     *     refresh_token: 通過上面4中方式獲取的刷新令牌獲取的新令牌，
     *                      注意是獲取token和refresh_token之后，通過refresh_toke刷新之后的令牌
     * accessTokenValiditySeconds: token有效期
     * scopes 用來限制客戶端訪問的權限，只有在scopes定義的范圍內，才可以正常的換取token
     * @param clients
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception{
        clients.inMemory()
                .and()
                .withClient("mzh-etl")
                .secret(passwordEncoder.encode("mzh-etl-8888"))
                .authorizedGrantTypes("refresh_token","authorization_code","password")
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .scopes("all");
    }

    @Override
    public void configure(AuthorizationServerSecurityConfigurer serverSecurityConfigurer) throws Exception{
        serverSecurityConfigurer.allowFormAuthenticationForClients();
        serverSecurityConfigurer.checkTokenAccess("permitAll()");
        serverSecurityConfigurer.tokenKeyAccess("permitAll()");
        serverSecurityConfigurer.passwordEncoder(passwordEncoder);
    }
}

6、啟動服務

上述步驟完成之后啟動服務，然后觀察IDEA下方的Endpoints中的Mappings，就可以找到相關的認證端口。主要的有以下幾個：

POST /oauth/authorize  授權碼模式認證授權接口 
GET/POST /oauth/token  獲取 token 的接口 
POST  /oauth/check_token  檢查 token 合法性接口

到此，認證中心就算是創建完成了。我們通過idea的REST Client 來請求一個token進行測試。

請求內容如下：

POST http://localhost:8888/oauth/token?grant_type=password&username=admin&password=123456&scope=all 
Accept: */* 
Cache-Control: no-cache 
Authorization: Basic dXNlci1jbGllbnQ6dXNlci1zZWNyZXQtODg4OA==

第一行POST http://localhost:8888/oauth/token?grant_type=password&username=admin&password=123456&scope=all 表示發起一個POST請求，請求路徑是/oauth/token,請求參數是grant_type=password表示認證類型是password，username=admin&password=123456表示用戶名是admin，密碼是123456，scope=all是權限相關的，之前在Oauth2Config 中配置了scope是all。

第四行表示在請求頭中加入一個字段Authorization，值為Basic空格base64(clientId:clientSecret)，我們之前配置的clientId是“meh-etl”，clientSecret是"meh-etl-8888"，所以這個值的base64是：bXpoLWV0bDptemgtZXRsLTg4ODg=。

運行請求之后，如果參數都正確的話，獲取到返回的內容如下：

{
  // token值，后面請求接口時都需要帶上的token
	"access_token": "b4cb804c-93d2-4635-913c-265ff4f37309",
  // token的形式
  "token_type": "bearer",
  // 快過期時可以用這個換取新的token
  "refresh_token": "5cac05f4-158f-4561-ab16-b06c4bfe899f",
  // token的過期時間
	"expires_in": 3599,
  // 權限范圍
	"scope": "all"
}

token值過期之后，可以通過refresh_token來換取新的access_token

POST http://localhost:8888/oauth/token?grant_type=refresh_token&refresh_token=706dac10-d48e-4795-8379-efe8307a2282 
Accept: */* 
Cache-Control: no-cache 
Authorization: Basic dXNlci1jbGllbnQ6dXNlci1zZWNyZXQtODg4OA==

這次grant_type的值為“refresh_token”，refresh_token的值是要過期的token的refresh_token值，也就是之前請求獲取Token的refresh_token值，請求之后會返回一個和獲取token時一樣格式的數據。

微服務

1、引入需要的maven包

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

2、配置application.yml

spring:
  application:
    name: mzh-etl
  redis:
    database: 1
    host: localhost
    port: 6379
    jedis:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0
    timeout: 10000
server:
  port: 8889
security:
  oauth2:
    client:
      # 需要和之前認證中心配置中的一樣
      client-id: mzh-etl
      client-secret: mzh-etl-8888
      # 獲取token的地址
      access-token-uri: http://localhost:8888/oauth/token
    resource:
      id: mzh-etl
      user-info-uri: user-info
    authorization:
      # 檢查token的地址
      check-token-access: http://localhost:8888/oauth/check_token

這里的配置一定要仔細，必須和之前認證中心中配置的一樣。

3、資源配置

在OAuth2中接口也稱為資源，資源的權限也就是接口的權限。spring-cloud-oauth2提供了關於資源的注解@EnableResourceServer

/**
 * @Author mzh
 * @Date 2020/10/24
 */
@Configuration
@EnableResourceServer
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)
public class ResourceServerConfig extends ResourceServerConfigurerAdapter {

    @Value("${security.oauth2.client.client-id}")
    private String clientId;

    @Value("${security.oauth2.client.client-secret}")
    private String clientSecret;

    @Value("${security.oauth2.authorization.check-token-access}")
    private String checkTokenEndpointUrl;

    @Autowired
    private RedisConnectionFactory redisConnectionFactory;

    @Bean("redisTokenStore")
    public TokenStore redisTokenStore(){
        return new RedisTokenStore(redisConnectionFactory);
    }

    @Bean
    public RemoteTokenServices tokenService() {
        RemoteTokenServices tokenService = new RemoteTokenServices();
        tokenService.setClientId(clientId);
        tokenService.setClientSecret(clientSecret);
        tokenService.setCheckTokenEndpointUrl(checkTokenEndpointUrl);
        return tokenService;
    }

    @Override
    public void configure(ResourceServerSecurityConfigurer resources) throws Exception {
        resources.tokenServices(tokenService());
    }

    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests().antMatchers("/get/**").authenticated();
    }
}

4、創建一個接口

@RestController
public class UserController {

    @GetMapping("get")
    @PreAuthorize("hasAuthority('ADMIN_ROLE')")
    public Object get(Authentication authentication){
        authentication.getAuthorities();
        OAuth2AuthenticationDetails details = (OAuth2AuthenticationDetails) authentication.getDetails();
        String token = details.getTokenValue();
        return token;
    }
}

這個接口就是會返回一個請求他時攜帶的token值，@PreAuthorize會在請求接口時檢查是否用權限“ADMIN_ROLE”(之前認證中心配置的權限)

5、啟動服務

啟動服務，只有當用戶有“ADMIN_ROLE“的時候，才能正確返回，否則返回401未授權

同樣適用REST Client來發起一個請求：

GET http://localhost:8889/get 
Accept: */* 
Cache-Control: no-cache 
Authorization: bearer b4cb804c-93d2-4635-913c-265ff4f37309

請求路徑是http://localhost:8889/get 然后在請求頭部帶上我們上一步驟獲取到的token，放入到Authorization中，格式是bearer空格token值，如果請求成功，就會把token原樣返回。

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