认证鉴权框架SpringSecurity-1--概念和原理篇

1、基本概念

Spring Security 是一个强大且高度可定制的框架，用于构建安全的 Java 应用程序。它是 Spring 生态系统的一部分，提供了全面的安全解决方案，包括认证、授权、CSRF防护、会话管理等功能。

2、认证、授权和鉴权

（1）、认证

认证是判断一个用户的身份是否合法的过程。用户去访问系统资源时系统要求验证用户的身份信息，身份合法方可继续访问，不合法则拒绝访问。常见的用户身份认证方式有：用户名密码登录，二维码登录，手机短信登录，指纹认证等方式。

（2）、授权

授权是对系统中的用户赋予资源访问权限的过程，通常分为菜单权限，静态资源权限，接口权限等。

（3）、鉴权

授权是用户认证通过后，根据用户的权限来控制用户访问资源的过程，拥有资源的访问权限则正常访问，没有权限则拒绝访问。

3、实现原理

SpringSecurity通过实现一组过滤器来完成安全工作。这些过滤器按顺序处理请求。每个过滤器负责特定的安全任务。这里先简单阐述下主要工作流程，过滤器链在后面会详细描述。

（1）、经典web请求过滤器链

当客户端向服务端发起请求后，容器根据请求 URI 的路径和过滤器相关配置自动创建一个 FilterChain，其中包含过滤器实例和处理 HttpServletRequest 的 Servlet。类似如下图：
在这里插入图片描述
当过滤器执行放行后，才会进入到下一个过滤器中，所以调用每个 Filter 的顺序非常重要。

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) {
    // 进入servelt前，执行
    chain.doFilter(request, response); 
    // 执行完servlet后，返回客户端时执行
}

（2）、spring加入过滤器链

当我们使用spring框架时，通过spring也可以加入自定义过滤器，那么spring是怎么做的呢？
答案是：
Spring 提供了一个名为 DelegatingFilterProxy 的过滤器代理类添加到了web请求的过滤器链中（DelegatingFilterProxy 就是一个过滤器）。在这个过滤器中spring做了以下事情：
1、获取到了自身spring容器内的所有Filter的实例（自定义的Filter也是作为Bean被spring容器管理）
2、依次执行了这些过滤器，直到全部执行完成后才放行到web过滤器链中的下一个过滤器或servlet中，这样spring自身的过滤器就都生效了。
在这里插入图片描述
DelegatingFilterProxy 代码示例如下：

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) {
    // 获取spring容器的所有过滤器Bean
	Filter delegate = getFilterBean(someBeanName);
    // 执行过滤器Bean
	delegate.doFilter(request, response);
}

（3）、springSecurity加入过滤器链

上面我们说了spring通过DelegatingFilterProxy代理过滤器成功加入到web过滤器链中。
springSecurity作为spring家族的一员，自身封装了一组过滤器链的实例（用于认证和授权）。
在DelegatingFilterProxy有一个属性Bean叫FilterChainProxy ，FilterChainProxy 是 Spring Security 提供的一个特殊过滤器，它允许通过 SecurityFilterChain 向多个过滤器实例委托。
在这里插入图片描述
FilterChainProxy在DelegatingFilterProxy中封装获取。看下DelegatingFilterProxy源码，如下所示，这里的delegate实际上就是FilterChainProxy对象，

public class DelegatingFilterProxy extends GenericFilterBean {
    @Nullable
    private String contextAttribute;
    @Nullable
    private WebApplicationContext webApplicationContext;
    @Nullable
    private String targetBeanName;
    private boolean targetFilterLifecycle;
    @Nullable
    private volatile Filter delegate;  // FilterChainProxy就在这里
    private final Object delegateMonitor;
    //省略...
}

再看下FilterChainProxy 源码，发现其中就包含一组过滤器链SecurityFilterChain对象。就是这里，springSecurityFilterChain就上场了。

public class FilterChainProxy extends GenericFilterBean {
	private static final Log logger = LogFactory.getLog(FilterChainProxy.class);
	private final static String FILTER_APPLIED = FilterChainProxy.class.getName().concat(
			".APPLIED");
    private List<SecurityFilterChain> filterChains;    // SecurityFilterChain 对象列表
    //省略...
}

在这里插入图片描述
FilterChainProxy 中List 来确定应该为当前请求调用哪一个 SpringSecurityFilterChain 实例。在选择过滤器链时，在FilterChainProxy 中是这样做的：
逻辑：
1、SecurityFilterChain(接口) -> DefaultSecurityFilterChain(实现类)，里面有一个getFilters方法，这里就会根据请求返回了一组过滤器。
2、RequestMatcher接口用来支持匹配HttpServletRequest的策略。匹配策略有很多，此处不多介绍。
3、RequestMatcher -> AntPathRequestMatcher(实现)，servlet通过url路径进行匹配。

private List<Filter> getFilters(HttpServletRequest request) {
		for (SecurityFilterChain chain : filterChains) {
			if (chain.matches(request)) {   // 根据请求类型选择出不同过滤器链
				return chain.getFilters();
			}
		}
		return null;
	}

（4）、异常处理机制

概述：
SpringSecurity的过滤器链中，有一个ExceptionTranslationFilter，这个过滤器会捕获所有与安全相关的异常，并根据异常类型进行相应的处理。常见的安全异常包括：
AuthenticationException：表示认证失败。
AccessDeniedException：表示授权失败，即用户没有权限访问某个资源。
如果是AuthenticationException：
第一步：首先清除 SecurityContextHolder，这个是一个 Spring Security 中的一个核心类。
第二步：RequestCache：保存 HttpServletRequest 请求，在身份验证成功后可以使用它重复原始请求。//也可以不保存，那么用户就需要重新去请求
第三步、AuthenticationEntryPoint 用于从客户端获取请求凭据。// 它可能重定向到登录页面或发送 WWW-Authenticate 报文头。
如果是AccessDeniedException
则拒绝访问。直接调用 AccessDeniedHandler 来处理拒绝访问。// AccessDeniedHandler(接口)，也可以自定义处理策略
在这里插入图片描述
这里看下ExceptionTranslationFilter的伪代码如下：
如果没有发生任何异常，ExceptionTranslationFilter过滤器直接放行到之后的过滤器；如果发生了安全异常，会根据异常类型走不同的方法，如认证异常（一般重新跳转登录页）；如果是权限异常（提示相关的拒绝信息）

try {
	filterChain.doFilter(request, response);
} catch (AccessDeniedException | AuthenticationException ex) { //捕获特定异常
	if (!authenticated || ex instanceof AuthenticationException) {
		startAuthentication(); //启动认证流程
	} else {
		accessDenied(); //决绝策略
	}
}

（5）、原理总结

1、spring通过将DelegatingFilterProxy过滤器链加入到web请求过滤器链中。
2、DelegatingFilterProxy中封装了FilterChainProxy过滤器对象（springSecurity入口）
3、FilterChainProxy中封装了List过滤器链对象。
4、List初始过程会调用getFilters方法获取到目标过滤器链（策略是根据Request对象的URL）
5、之后会遍历执行List过滤器链，执行里面的每一个过滤器，完成认证或授权等过程。
6、如果出现安全异常，ExceptionTranslationFilter中会根据异常的类型走对应的异常处理方法。
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