Spring Security 教程

Spring Security 简介

Spring Security 是一款具备高度可定制性的安全框架。它借助 Spring 的 IoC(控制反转)、DI(依赖注入)以及 AOP(面向切面编程)功能,为系统赋予了声明式的安全访问控制能力,极大地减少了为保障系统安全而编写大量重复代码的工作量。

开发者选择使用 Spring Security 的原因众多,其中一个关键因素在于,他们发现 JavaEE 的 Servlet 规范或 EJB 规范中的安全功能,难以满足典型企业应用场景的需求。同时,这些规范在 WAR 或 EAR 级别缺乏可移植性。这意味着一旦更换服务器环境,就需要投入大量精力对应用程序进行重新配置。而 Spring Security 不仅解决了这些问题,还能为用户提供众多实用且可定制的安全功能。

众所周知,安全领域主要涵盖 认证(Authentication)和 授权(Authorization)这两个核心方面,而这也正是 Spring Security 的重要核心功能所在。

认证(Authentication)指的是验证一个主体声明身份的过程(这里的 “主体” 通常可以是用户、设备,或者是能够在应用程序中执行操作的其他系统)。简单来说,就是系统要判定用户是否具备登录资格。

授权(Authorization)则是确定一个主体是否被允许在应用程序中执行特定操作的过程。通俗来讲,就是系统要判断用户是否拥有执行某些操作的权限。

Spring Security 历史

Spring Security 的发展历程源远流长,它最初以“The Acegi Security System for Spring”的名称诞生于 2003 年年底,其前身是 acegi 项目。故事的起源要追溯到 Spring 开发者邮件列表上的一个提问。当时,有开发者提出是否可以考虑开发一个基于 Spring 框架的安全实现方案。由于时间紧迫,开发团队仅完成了一个简单的安全实现版本,并未对其进行深入的研究和完善。

几周之后,Spring 社区中的其他成员也相继提出了关于安全方面的问题。于是,最初开发的简单代码被提供给了这些有需求的人。到了 2004 年 1 月,大约有 20 人开始使用这个项目。随着使用人数的逐渐增多,同年 3 月左右,开发团队在 sourceforge 上正式建立了一个专门的项目来推进相关工作。

项目初始阶段,acegi 并没有独立的认证模块,所有的认证功能都依赖于容器来完成,而该项目主要侧重于授权功能的实现。在这种模式下,acegi 可以利用容器现有的认证机制,将精力集中在为应用程序提供灵活且强大的授权策略上。然而,随着项目的广泛使用,基于容器的认证方式逐渐暴露出一些不足之处。比如,它缺乏灵活性,难以适应多样化的应用场景;不同容器的认证机制存在差异,导致应用程序在不同环境下的移植性较差。为了解决这些问题,开发团队在 acegi 中加入了认证功能,使其成为一个集认证与授权于一体的综合性安全解决方案。

大约一年之后,acegi 凭借其在 Spring 社区中的影响力和不断发展的潜力,正式成为 Spring 的子项目。这一转变为 acegi 带来了更多的资源和支持,也使其能够更好地与 Spring 生态系统融合。

2006 年 5 月,acegi 迎来了重要的里程碑,发布了 1.0.0 版本。这个版本标志着 acegi 已经趋于成熟,具备了稳定的功能和良好的性能,能够满足更多企业级应用的安全需求。到了 2007 年底,为了更好地体现其与 Spring 框架的紧密结合以及在 Spring 生态中的重要地位,acegi 正式更名为 Spring Security。从此,Spring Security 以全新的姿态继续在安全领域发挥着重要作用,为全球众多基于 Spring 的应用程序提供可靠的安全保障。

Spring Security 核心功能

身份认证

验证用户身份是使用系统资源的前提。Spring Security 支持多种身份认证方式,像表单登录认证,用户在表单中输入用户名和密码完成登录;HTTP 基本认证,通过请求头携带认证信息;OAuth 2.0 与 OpenID Connect 认证,适用于第三方登录场景,用户能借助第三方平台账号登录应用。

访问授权

决定已认证用户可访问的资源范围。可以基于 URL、方法调用、域对象等进行细粒度的访问控制。例如,设置某些 URL 仅管理员可访问,普通用户无权限;或者对服务层方法添加权限注解,只有具备相应权限的用户才能调用。

Spring Security 特性

  • 多种认证方式:支持多种常见的身份验证方式,如表单登录认证,用户可通过用户名和密码在表单中提交信息进行登录;HTTP 基本认证,在请求头中携带用户名和密码进行认证;OAuth 2.0 认证,适用于第三方登录场景,允许用户使用第三方平台的账号登录应用;OpenID Connect 认证,在 OAuth 2.0 基础上提供身份验证。

  • 自定义认证逻辑:开发者能够根据具体业务需求,自定义身份验证逻辑。可以通过实现 UserDetailsService 接口来从不同数据源(如数据库、LDAP 等)加载用户信息,也可以自定义 AuthenticationProvider 来实现独特的认证算法。

  • 基于 URL 的访问控制:可以针对不同的 URL 路径设置不同的访问权限。例如,某些 URL 可能只允许管理员访问,而其他 URL 则对普通用户开放。可以通过配置 WebSecurityConfigurerAdapter 来实现基于 URL 的访问控制规则。

  • 基于方法的访问控制:能够对服务层的方法进行访问控制。使用 @PreAuthorize、@PostAuthorize、@PreFilter 和 @PostFilter 等注解,可以在方法执行前后进行权限检查,确保只有具有相应权限的用户才能调用这些方法。

  • 基于域对象的访问控制:支持对特定的业务对象进行细粒度的访问控制。例如,在一个博客系统中,只有文章的作者才能对文章进行编辑和删除操作。Spring Security 提供了 ACL(Access Control List) 机制来实现基于域对象的访问控制。

  • 防范常见 Web 攻击:能够有效抵御多种常见的 Web 安全威胁,如跨站请求伪造(CSRF)、会话固定攻击、点击劫持等。通过启用 CSRF 保护,Spring Security 会自动为表单和请求添加 CSRF 令牌,防止恶意网站利用用户的会话进行非法请求。

  • 安全的会话管理:提供了安全的会话管理机制,包括会话超时、会话固定保护等。可以配置会话的最大空闲时间,当用户在一段时间内没有活动时,自动注销会话,提高系统的安全性。

  • 无缝集成 Spring Boot:与 Spring Boot 集成非常方便,通过简单的依赖引入和配置,就可以快速搭建起安全的应用程序。Spring Boot 的自动配置功能可以根据项目的依赖和配置自动配置 Spring Security,减少了开发者的配置工作量。

  • 集成 Spring MVC:与 Spring MVC 紧密集成,可以在控制器层轻松实现身份验证和访问控制。可以使用 Spring MVC 的拦截器和注解来实现对请求的安全处理,同时也可以利用 Spring Security 的过滤器链对请求进行全局的安全过滤。

  • 自定义过滤器链:Spring Security 的核心是过滤器链,开发者可以根据需求自定义过滤器链,添加或删除过滤器,以满足不同的安全需求。例如,可以添加自定义的过滤器来实现对请求的额外验证或处理。

  • 扩展点丰富:提供了丰富的扩展点,开发者可以通过实现不同的接口和抽象类来扩展 Spring Security 的功能。例如,可以自定义 AuthenticationEntryPoint 来处理未认证请求的响应,自定义 AccessDeniedHandler 来处理权限不足的情况。

注意,Spring Security 主要通过一系列过滤器链来处理请求。当请求进入应用程序时,会依次经过多个过滤器的处理。这些过滤器会根据配置的规则对请求进行身份验证和授权检查。若请求通过所有过滤器检查,就被允许访问相应资源;否则,返回相应错误信息。

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