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

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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：

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");
                })

方便我们查看里面到底有什么参数

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。

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。

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!}

  

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。

    账号：

    密码：

    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

 加了Token之后并且勾选复选框记住我将Token保存到cookie中

 数据表中也会有数据

 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

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。

    
    账号：

    密码：

    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

​

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