spring cloud oauth2 实现用户认证登录

spring-cloud-oauth2 实现用户认证及单点登录

需求

​ 在微服务架构中，我们有很多业务模块，每个模块都需要有用户认证，权限校验。有时候也会接入来自第三方厂商的应用。要求是只登录一次，即可在各个服务的授权范围内进行操作。看到这个需求，立马就想到了这不就是单点登录吗？于是基于这样的需求，作者使用spring-cloud-oauth2去简单的实现了下用户认证和单点登录。

相关介绍

OAuth2

OAuth2是一个关于授权的网络标准，他定制了设计思路和执行流程。OAuth2一共有四种授权模式：授权码模式(authorization code)、简化模式(implicit)、密码模式(resource owner password)和客户端模式(client credentials)。数据的所有者告诉系统同意授权第三方应用进入系统，获取这些数据。于是数据所有者生产了一个短时间内有效的授权码(token)给第三方应用，用来代替密码，供第三方使用。具体流程请看下图，具体的OAuth2介绍，可以参考这篇文章，写的很详细。(http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/oauth_design.html)

Token

令牌(token)和密码(password)的作用是一样的，都可以进入系统获取资源，但是也有几点不同：

1. 令牌是短期的，到期会自动失效，用户无法修改。密码是长期的，用户可以修改，如果不修改，就不会发生变化。
2. 令牌可以被数据所有者撤销，令牌会立即失效。密码一般不允许其他人撤销，只能被操作权限更高的人或者本人修改/重制。
3. 令牌是有权限范围的，会被数据所有者授予。

实现的功能

本篇介绍的是通过密码模式来实现单点登录的功能。

​ 在微服务架构中，我们的一个应用可能会有很多个服务运行，协调来处理实际的业务。这就需要用到单点登录的技术，来统一认证调取接口的是哪个用户。那总不能请求一次，就认证一次，这么做肯定是不行的。那么就需要在认证完用户之后，给这个用户授权，然后发一个令牌(token)，有效期内用户请求资源时，就只需要带上这个标识自己身份的token即可。

架构说明

认证中心：oauth2-oauth-server,OAuth2的服务端，主要完成用户Token的生成、刷新、验证等。

微服务：mzh-etl,微服务之一，接收到请求之后回到认证中心(oauth2-oauth-server)去验证。

代码实现

使用到的框架是java基础的spring boot 和spring-cloud-oauth2

认证中心：

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>

因为spring-cloud-starter-oauth2中包含了spring-cloud-starter-security，所以就不用再单独引入了，引入redis包是为了使用redis来存储token。

2、配置application.yml

这里主要用到的是redis的配置，mysql数据库的配置暂时没有用到。

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 权限配置

需要继承WebSecurityConfigurerAdapter

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

    @Autowired
    private CustomUserDetailsService customUserDetailsService;

    /**
     * 修改密码的加密方式
     * @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，这里就必须指定密码的加密类
       auth.userDetailsService(customUserDetailsService).passwordEncoder(passwordEncoder());
    }

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

BCryptPasswordEncoder是一个不可逆的密码加密类，AuthenticationManager是OAuth2的password必须指定的授权管理Bean。

CustomUserDetailsService这个类是被注入进来的，熟悉spring security的同学应该知道，spring security有一个自己的UserdetailsService用于权限校验时获取用户信息，但是很多时候不符合我们的业务场景，就需要重现实现这个类。

4、实现CustomUserDetailsService

UserDetailsService这个类的核心方法就是loadUserByUsername()方法，他接收一个用户名，返回一个UserDetails对象。

/**
 * @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. 根据username 去数据库查询 user

        // 2.获取用户的角色和权限

        // 下面是写死，暂时不和数据库交互
        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);
        }
    }
}

这里是在程序中写死了用户和权限。账号：admin，密码：123456，权限：ADMIN_ROLE(注意是权限，不是角色)，实际中应该从数据库获取用户和相关的权限，然后进行认证。

5、OAuth2 配置

OAuth2配置需要继承AuthorizationServerConfigurerAdapter类

/**
 * @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;

    /**
     * 对AuthorizationServerEndpointsConfigurer参数的重写
     * 重写授权管理Bean参数
     * 重写用户校验
     * 重写token缓存方式
     * @param endpointsConfigurer
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void configure(final AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpointsConfigurer) throws Exception{
        endpointsConfigurer.authenticationManager(authenticationManager)
                .userDetailsService(customUserDetailsService)
                .tokenStore(redisTokenStore);
    }

    /**
     * 客户端的参数的重写
     * 这里是将数据直接写入内存，实际应该从数据库表获取
     * clientId:客户端Id
     * secret:客户端的密钥
     * authorizedGrantTypes：授权方式
     *     authorization_code: 授权码类型,
     *     implicit: 隐式授权,
     *     password: 密码授权,
     *     client_credentials: 客户端授权,
     *     refresh_token: 通过上面4中方式获取的刷新令牌获取的新令牌，
     *                      注意是获取token和refresh_token之后，通过refresh_toke刷新之后的令牌
     * accessTokenValiditySeconds: token有效期
     * scopes 用来限制客户端访问的权限，只有在scopes定义的范围内，才可以正常的换取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、启动服务

上述步骤完成之后启动服务，然后观察IDEA下方的Endpoints中的Mappings，就可以找到相关的认证端口。主要的有以下几个：

POST /oauth/authorize  授权码模式认证授权接口
GET/POST /oauth/token  获取 token 的接口
POST  /oauth/check_token  检查 token 合法性接口

到此，认证中心就算是创建完成了。我们通过idea的REST Client 来请求一个token进行测试。

请求内容如下：

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 表示发起一个POST请求，请求路径是/oauth/token,请求参数是grant_type=password表示认证类型是password，username=admin&password=123456表示用户名是admin，密码是123456，scope=all是权限相关的，之前在Oauth2Config 中配置了scope是all。

第四行表示在请求头中加入一个字段Authorization，值为Basic空格base64(clientId:clientSecret)，我们之前配置的clientId是“meh-etl”，clientSecret是"meh-etl-8888"，所以这个值的base64是：bXpoLWV0bDptemgtZXRsLTg4ODg=。

运行请求之后，如果参数都正确的话，获取到返回的内容如下：

{
  // token值，后面请求接口时都需要带上的token
	"access_token": "b4cb804c-93d2-4635-913c-265ff4f37309",
  // token的形式
  "token_type": "bearer",
  // 快过期时可以用这个换取新的token
  "refresh_token": "5cac05f4-158f-4561-ab16-b06c4bfe899f",
  // token的过期时间
	"expires_in": 3599,
  // 权限范围
	"scope": "all"
}

token值过期之后，可以通过refresh_token来换取新的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==

这次grant_type的值为“refresh_token”，refresh_token的值是要过期的token的refresh_token值，也就是之前请求获取Token的refresh_token值，请求之后会返回一个和获取token时一样格式的数据。

微服务

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:
      # 需要和之前认证中心配置中的一样
      client-id: mzh-etl
      client-secret: mzh-etl-8888
      # 获取token的地址
      access-token-uri: http://localhost:8888/oauth/token
    resource:
      id: mzh-etl
      user-info-uri: user-info
    authorization:
      # 检查token的地址
      check-token-access: http://localhost:8888/oauth/check_token

这里的配置一定要仔细，必须和之前认证中心中配置的一样。

3、资源配置

在OAuth2中接口也称为资源，资源的权限也就是接口的权限。spring-cloud-oauth2提供了关于资源的注解@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、创建一个接口

@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;
    }
}

这个接口就是会返回一个请求他时携带的token值，@PreAuthorize会在请求接口时检查是否用权限“ADMIN_ROLE”(之前认证中心配置的权限)

5、启动服务

启动服务，只有当用户有“ADMIN_ROLE“的时候，才能正确返回，否则返回401未授权

同样适用REST Client来发起一个请求：

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

请求路径是http://localhost:8889/get 然后在请求头部带上我们上一步骤获取到的token，放入到Authorization中，格式是bearer空格token值，如果请求成功，就会把token原样返回。

本文由博客群发一文多发等运营工具平台 OpenWrite 发布