Spring Security如何实现HTTP认证

今天小编给大家分享一下Spring Security如何实现HTTP认证的相关知识点，内容详细，逻辑清晰，相信大部分人都还太了解这方面的知识，所以分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后有所收获，下面我们一起来了解一下吧。

Spring Security是一个能够为基于Spring的企业应用系统提供声明式的安全访问控制解决方案的安全框架。它提供了一组可以在Spring应用上下文中配置的Bean，充分利用了Spring IoC（控制反转），DI（依赖注入）和AOP（面向切面编程）功能，为应用系统提供声明式的安全访问控制功能，减少了为企业系统安全控制编写大量重复代码的工作。

前言

除系统内维护的用户名和密码认证技术外，Spring Security还支持HTTP层面的认证，包括HTTP基本认证和HTTP摘要认证

一、HTTP基本认证是什么？

HTTP基本认证是在RFC2616中定义的一种认证模式。

二、HTTP基本认证流程

• 客户端发起一条没有携带认证信息的请求。

• 服务器返回一条401 Unauthorized响应， 并在WWW-Authentication首部说明认证形式， 当进行HTTP基本认证时， WWW-Authentication会被设置为Basic realm=“被保护页面”。

• 客户端收到401 Unauthorized 响应后， 弹出对话框， 询问用户名和密码。 当用户完成后， 客户端将用户名和密码使用冒号拼接并编码为Base64形式， 然后放入请求的Authorization首部发送给服务器。

• 服务器解码得到客户端发来的用户名和密码，并在验证它们是正确的之后，返回客户端请求的报文

有上面可以看出只需要验证Authentication即可，因此如果不使用浏览器访问HTTP基本认证保护的页面，则自行在请求头中设置Authorization也是可以.

HTTP基本认证是一种无状态的认证方式，与表单认证相比，HTTP基本认证是一种基于HTTP层面的认证方式，无法携带session，即无法实现Remember-ME功能。另外，用户名和密码在传递时仅做一次简单的Base64编码，几乎等同于明文传输，极易出现密码被窃听和重放攻击等安全性问题，在实际系统开发中很少使用这种方式来进行安全验证。 如果有必要，也应使用加密的传输层HTTPS来保障安全.

一.Spring Security使用HTTP基本认证

1.创建项目spring-security-http-auth

pom.xml:

<dependency>    <groupId>org.springframework.boot</groupId>    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId></dependency><dependency>    <groupId>org.springframework.boot</groupId>    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency>

2.创建配置文件WebSecurityConfig

@EnableWebSecuritypublic class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {    @Override    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated().and().httpBasic();    }}

上面的配置最后添加了httpBasic()，使用http基本认证

3.运行项目

访问本地项目，http://localhost:8080

会弹出登陆框，我们看到调试工具中返回了401无权限。

我们使用Spring Security提供的默认的用户名和密码登陆。

登陆成功后，header中就会有Authorization: Basic dXNlcjo0NWU2NzViOC1hZGYwLTQzNzMtYjA2MS02MGE0YzkzZjA2ZGU=

二.Spring Security HTTP基本认证原理

上面我们实现了HTTP基本认证，我们看看其中Spring Security中是如何做到的？
我们使用HTTP基本认证的时候，在配置类中使用httpBasic()进行处理。
httpBasic方法：

public HttpBasicConfigurer<HttpSecurity> httpBasic() throws Exception {        return (HttpBasicConfigurer)this.getOrApply(new HttpBasicConfigurer());    }

上面可以看出，Spring Security进行HTTP基本认证是使用HttpBasicConfigurer配置类进行的。
HttpBasicConfigurer.class:

//构建HttpBasicConfigurerpublic HttpBasicConfigurer() {        this.realmName("Realm");        LinkedHashMap<RequestMatcher, AuthenticationEntryPoint> entryPoints = new LinkedHashMap();        entryPoints.put(X_REQUESTED_WITH, new HttpStatusEntryPoint(HttpStatus.UNAUTHORIZED));        DelegatingAuthenticationEntryPoint defaultEntryPoint = new DelegatingAuthenticationEntryPoint(entryPoints);        defaultEntryPoint.setDefaultEntryPoint(this.basicAuthEntryPoint);        this.authenticationEntryPoint = defaultEntryPoint;    }//进行配置public void configure(B http) {//进行认证管理        AuthenticationManager authenticationManager = (AuthenticationManager)http.getSharedObject(AuthenticationManager.class);        //声明basic认证拦截器        BasicAuthenticationFilter basicAuthenticationFilter = new BasicAuthenticationFilter(authenticationManager, this.authenticationEntryPoint);        if (this.authenticationDetailsSource != null) {            basicAuthenticationFilter.setAuthenticationDetailsSource(this.authenticationDetailsSource);        }//注册一个RememberMeServices        RememberMeServices rememberMeServices = (RememberMeServices)http.getSharedObject(RememberMeServices.class);        if (rememberMeServices != null) {//设置rememberMeServices                  basicAuthenticationFilter.setRememberMeServices(rememberMeServices);        }//申明basicAuthenticationFilter过滤器        basicAuthenticationFilter = (BasicAuthenticationFilter)this.postProcess(basicAuthenticationFilter);        http.addFilter(basicAuthenticationFilter);    }

上面声明BasicAuthenticationFilter并添加到拦截器链中
BasicAuthenticationFilter.class:

    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {        try {        //获取token            UsernamePasswordAuthenticationToken authRequest = this.authenticationConverter.convert(request);            //authRequest为空直接放行            if (authRequest == null) {                this.logger.trace("Did not process authentication request since failed to find username and password in Basic Authorization header");                chain.doFilter(request, response);                return;            }//获取用户名            String username = authRequest.getName();            this.logger.trace(LogMessage.format("Found username '%s' in Basic Authorization header", username));            if (this.authenticationIsRequired(username)) {                Authentication authResult = this.authenticationManager.authenticate(authRequest);                //创建上下文                SecurityContext context = SecurityContextHolder.createEmptyContext();                context.setAuthentication(authResult);                //设置响应的上下文                SecurityContextHolder.setContext(context);                if (this.logger.isDebugEnabled()) {                    this.logger.debug(LogMessage.format("Set SecurityContextHolder to %s", authResult));                }                this.rememberMeServices.loginSuccess(request, response, authResult);                this.onSuccessfulAuthentication(request, response, authResult);            }        } catch (AuthenticationException var8) {            SecurityContextHolder.clearContext();            this.logger.debug("Failed to process authentication request", var8);            this.rememberMeServices.loginFail(request, response);            this.onUnsuccessfulAuthentication(request, response, var8);            if (this.ignoreFailure) {                chain.doFilter(request, response);            } else {                this.authenticationEntryPoint.commence(request, response, var8);            }            return;        }        chain.doFilter(request, response);    }

BasicAuthenticationEntryPoint返回进行响应的处理

 public void commence(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException authException) throws IOException { //添加响应响应头        response.addHeader("WWW-Authenticate", "Basic realm=\"" + this.realmName + "\"");        response.sendError(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value(), HttpStatus.UNAUTHORIZED.getReasonPhrase());    }

三.HTTP摘要认证是什么？

HTTP摘要认证和HTTP基本认证一样，也是在RFC2616中定义的认证模式，RFC2617专门对这两种认证模式做了规定。与 HTTP 基本认证相比，HTTP 摘要认证使用对通信双方都可知的口令进行校验，且最终的传输数据并非明文形式。

摘要认证是一种协议规定的Web服务器用来同网页浏览器进行认证信息协商的方法。它在密码发出前，先对其应用哈希函数，这相对于HTTP基本认证发送明文而言，更安全。

从技术上讲，摘要认证是使用随机数来阻止进行密码分析的MD5加密哈希函数应用。

HTTP摘要认证中的相关参数：

• username： 用户名。

• password： 用户密码。

• realm： 认证域， 由服务器返回。

• opaque： 透传字符串， 客户端应原样返回。

• method： 请求的方法。

• nonce： 由服务器生成的随机字符串。

• nc： 即nonce-count， 指请求的次数， 用于计数， 防止重放攻击。 qop被指定时， nc也必须被指定。

• cnonce： 客户端发给服务器的随机字符串， qop被指定时， cnonce也必须被指定。

• qop： 保护级别， 客户端根据此参数指定摘要算法。 若取值为auth， 则只进行身份验证； 若取

• 值为auth-int， 则还需要校验内容完整性。

• uri： 请求的uri。

• response：客户端根据算法算出的摘要值。

• algorithm：摘要算法， 目前仅支持MD5。

• entity-body：页面实体，非消息实体，仅在auth-int中支持。

• 通常服务器携带的数据包括realm、 opaque、 nonce、 qop等字段， 如果客户端需要做出验证回应，就必须按照一定的算法计算得到一些新的数据并一起返回。

四.Spring Security使用HTTP摘要认证流程？

在Spring Security中没有像HTTP基础认证那样，通过httpBasic()方法进行集成HTTP摘要认证，但是Spring Security提供了像BasicAuthenticationEntryPoint一样的DigestAuthenticationEntryPoint.就是我们需要将DigestAuthenticationEntryPoint添加到filter过滤器中去处理。
代码如下：
WebSecurityConfig类：

@EnableWebSecuritypublic class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {    @Autowired    private DigestAuthenticationEntryPoint digestAuthenticationEntryPoint;    @Autowired    private UserDetailsService userDetailsService;    @Override    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated().and()                .exceptionHandling()                .authenticationEntryPoint(digestAuthenticationEntryPoint)                .and().addFilter(digestAuthenticationFilter());    }    public DigestAuthenticationFilter digestAuthenticationFilter(){        DigestAuthenticationFilter digestAuthenticationFilter = new DigestAuthenticationFilter();        digestAuthenticationFilter.setUserDetailsService(userDetailsService);        digestAuthenticationFilter.setAuthenticationEntryPoint(digestAuthenticationEntryPoint);        return digestAuthenticationFilter;    }}

申明DigestAuthenticationEntryPointBean:

@Bean    public DigestAuthenticationEntryPoint digestAuthenticationEntryPoint(){        DigestAuthenticationEntryPoint digestAuthenticationEntryPoint = new DigestAuthenticationEntryPoint();        digestAuthenticationEntryPoint.setRealmName("realName");        digestAuthenticationEntryPoint.setKey("tony");        return digestAuthenticationEntryPoint;    }@Bean    public DigestAuthenticationEntryPoint digestAuthenticationEntryPoint(){        DigestAuthenticationEntryPoint digestAuthenticationEntryPoint = new DigestAuthenticationEntryPoint();        digestAuthenticationEntryPoint.setRealmName("realm");        digestAuthenticationEntryPoint.setKey("tony");        return digestAuthenticationEntryPoint;    }    @Bean    public UserDetailsService userDetailsService() {        InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager();        manager.createUser(User.withUsername("tony").password("123456").roles("admin").build());        return manager;    }    @Bean    public PasswordEncoder passwordEncoder() {        return NoOpPasswordEncoder.getInstance();    }

运行项目

访问主页，http://localhost:8080,返回如下页面：

我们输入用户名和密码登陆。

当长时间未登录，随机字符串到期了也登陆不上。
默认的过期时间为300s，我们可以通过设置时间。
DigestAuthenticationEntryPoint中realmName和key是必须要设置的。
相关源码：

public void afterPropertiesSet() {        Assert.hasLength(this.realmName, "realmName must be specified");        Assert.hasLength(this.key, "key must be specified");    }     public void commence(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, AuthenticationException authException) throws IOException { //计算过期时间        long expiryTime = System.currentTimeMillis() + (long)(this.nonceValiditySeconds * 1000);        //计算签名值        String signatureValue = DigestAuthUtils.md5Hex(expiryTime + ":" + this.key);        //随机字符串        String nonceValue = expiryTime + ":" + signatureValue;        //随机字符串base64        String nonceValueBase64 = new String(Base64.getEncoder().encode(nonceValue.getBytes()));        String authenticateHeader = "Digest realm=\"" + this.realmName + "\", qop=\"auth\", nonce=\"" + nonceValueBase64 + "\"";        if (authException instanceof NonceExpiredException) {            authenticateHeader = authenticateHeader + ", stale=\"true\"";        }        logger.debug(LogMessage.format("WWW-Authenticate header sent to user agent: %s", authenticateHeader));        response.addHeader("WWW-Authenticate", authenticateHeader);        response.sendError(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value(), HttpStatus.UNAUTHORIZED.getReasonPhrase());    }

进行处理的时候使用DigestAuthenticationFilter进行处理

public void afterPropertiesSet() {//必须设置userDetailsService        Assert.notNull(this.userDetailsService, "A UserDetailsService is required");        //必须设置authenticationEntryPoint        Assert.notNull(this.authenticationEntryPoint, "A DigestAuthenticationEntryPoint is required");    }private void doFilter(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {        String header = request.getHeader("Authorization");        if (header != null && header.startsWith("Digest ")) {            logger.debug(LogMessage.format("Digest Authorization header received from user agent: %s", header));            DigestAuthenticationFilter.DigestData digestAuth = new DigestAuthenticationFilter.DigestData(header);            try {//验证并且解密                digestAuth.validateAndDecode(this.authenticationEntryPoint.getKey(), this.authenticationEntryPoint.getRealmName());            } catch (BadCredentialsException var11) {                this.fail(request, response, var11);                return;            }            //缓存            boolean cacheWasUsed = true;            //缓存用户数据            UserDetails user = this.userCache.getUserFromCache(digestAuth.getUsername());            String serverDigestMd5;            try {                if (user == null) {                    cacheWasUsed = false;                    user = this.userDetailsService.loadUserByUsername(digestAuth.getUsername());                    if (user == null) {                        throw new AuthenticationServiceException("AuthenticationDao returned null, which is an interface contract violation");                    }                    this.userCache.putUserInCache(user);                }//服务器md5摘要                serverDigestMd5 = digestAuth.calculateServerDigest(user.getPassword(), request.getMethod());                if (!serverDigestMd5.equals(digestAuth.getResponse()) && cacheWasUsed) {                    logger.debug("Digest comparison failure; trying to refresh user from DAO in case password had changed");                    user = this.userDetailsService.loadUserByUsername(digestAuth.getUsername());                    this.userCache.putUserInCache(user);                    serverDigestMd5 = digestAuth.calculateServerDigest(user.getPassword(), request.getMethod());                }            } catch (UsernameNotFoundException var12) {                String message = this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.usernameNotFound", new Object[]{digestAuth.getUsername()}, "Username {0} not found");                this.fail(request, response, new BadCredentialsException(message));                return;            }            String message;            if (!serverDigestMd5.equals(digestAuth.getResponse())) {                logger.debug(LogMessage.format("Expected response: '%s' but received: '%s'; is AuthenticationDao returning clear text passwords?", serverDigestMd5, digestAuth.getResponse()));                message = this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.incorrectResponse", "Incorrect response");                this.fail(request, response, new BadCredentialsException(message));            } else if (digestAuth.isNonceExpired()) {                message = this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.nonceExpired", "Nonce has expired/timed out");                this.fail(request, response, new NonceExpiredException(message));            } else {                logger.debug(LogMessage.format("Authentication success for user: '%s' with response: '%s'", digestAuth.getUsername(), digestAuth.getResponse()));                Authentication authentication = this.createSuccessfulAuthentication(request, user);                SecurityContext context = SecurityContextHolder.createEmptyContext();                context.setAuthentication(authentication);                SecurityContextHolder.setContext(context);                chain.doFilter(request, response);            }        } else {            chain.doFilter(request, response);        }    }

DigestData为摘要数据：

 private class DigestData {//用户名    private final String username;    //认证域    private final String realm;    //随机字符串    private final String nonce;    private final String uri;    private final String response;    //保护级别    private final String qop;    //即nonce-count， 指请求的次数， 用于计数， 防止重放攻击    private final String nc;    private final String cnonce;    private final String section212response;    private long nonceExpiryTime;    DigestData(String header) {        this.section212response = header.substring(7);        String[] headerEntries = DigestAuthUtils.splitIgnoringQuotes(this.section212response, ',');        Map<String, String> headerMap = DigestAuthUtils.splitEachArrayElementAndCreateMap(headerEntries, "=", "\"");        this.username = (String)headerMap.get("username");        this.realm = (String)headerMap.get("realm");        this.nonce = (String)headerMap.get("nonce");        this.uri = (String)headerMap.get("uri");        this.response = (String)headerMap.get("response");        this.qop = (String)headerMap.get("qop");        this.nc = (String)headerMap.get("nc");        this.cnonce = (String)headerMap.get("cnonce");        DigestAuthenticationFilter.logger.debug(LogMessage.format("Extracted username: '%s'; realm: '%s'; nonce: '%s'; uri: '%s'; response: '%s'", new Object[]{this.username, this.realm, this.nonce, this.uri, this.response}));    }   //验证和解密    void validateAndDecode(String entryPointKey, String expectedRealm) throws BadCredentialsException {        if (this.username != null && this.realm != null && this.nonce != null && this.uri != null && this.response != null) {            if ("auth".equals(this.qop) && (this.nc == null || this.cnonce == null)) {                DigestAuthenticationFilter.logger.debug(LogMessage.format("extracted nc: '%s'; cnonce: '%s'", this.nc, this.cnonce));                throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.missingAuth", new Object[]{this.section212response}, "Missing mandatory digest value; received header {0}"));            } else if (!expectedRealm.equals(this.realm)) {                throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.incorrectRealm", new Object[]{this.realm, expectedRealm}, "Response realm name '{0}' does not match system realm name of '{1}'"));            } else {                byte[] nonceBytes;                try {                    nonceBytes = Base64.getDecoder().decode(this.nonce.getBytes());                } catch (IllegalArgumentException var8) {                    throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.nonceEncoding", new Object[]{this.nonce}, "Nonce is not encoded in Base64; received nonce {0}"));                }                String nonceAsPlainText = new String(nonceBytes);                String[] nonceTokens = StringUtils.delimitedListToStringArray(nonceAsPlainText, ":");                if (nonceTokens.length != 2) {                    throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.nonceNotTwoTokens", new Object[]{nonceAsPlainText}, "Nonce should have yielded two tokens but was {0}"));                } else {                    try {                        this.nonceExpiryTime = new Long(nonceTokens[0]);                    } catch (NumberFormatException var7) {                        throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.nonceNotNumeric", new Object[]{nonceAsPlainText}, "Nonce token should have yielded a numeric first token, but was {0}"));                    }                    String expectedNonceSignature = DigestAuthUtils.md5Hex(this.nonceExpiryTime + ":" + entryPointKey);                    if (!expectedNonceSignature.equals(nonceTokens[1])) {                        throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.nonceCompromised", new Object[]{nonceAsPlainText}, "Nonce token compromised {0}"));                    }                }            }        } else {            throw new BadCredentialsException(DigestAuthenticationFilter.this.messages.getMessage("DigestAuthenticationFilter.missingMandatory", new Object[]{this.section212response}, "Missing mandatory digest value; received header {0}"));        }    }//计算服务摘要    String calculateServerDigest(String password, String httpMethod) {    //生产摘要        return DigestAuthUtils.generateDigest(DigestAuthenticationFilter.this.passwordAlreadyEncoded, this.username, this.realm, password, httpMethod, this.uri, this.qop, this.nonce, this.nc, this.cnonce);    }//判断随机数是否到期    boolean isNonceExpired() {        long now = System.currentTimeMillis();        return this.nonceExpiryTime < now;    }    String getUsername() {        return this.username;    }    String getResponse() {        return this.response;    }}

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