Spring Security 请求全过程解析

Spring Security 是一款基于 Spring 的安全框架，主要包含认证和授权两大安全模块，和另外一款流行的安全框架 Apache Shiro 相比，它拥有更为强大的功能。Spring Security 也可以轻松的自定义扩展以满足各种需求，并且对常见的 Web 安全攻击提供了防护支持。如果你的 Web 框架选择的是 Spring，那么在安全方面 Spring Security 会是一个不错的选择。

这里我们使用 Spring Boot 来集成 Spring Security，Spring Boot 版本为**2.5.3，Spring Security 版本为5.5.1**。

开启 Spring Security

使用 IDEA 创建一个 Spring Boot 项目，然后引入**spring-boot-starter-security**：

1
2
3
4
5
6
7
8
9

dependencies {
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-security'
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
    implementation 'org.projectlombok:lombok:1.18.8'
    annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok:1.18.8'
    providedRuntime 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-tomcat'
    testImplementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-test'
    testImplementation 'org.springframework.security:spring-security-test'
}

接下来我们创建一个**HelloController**，对外提供一个/hello服务：

1
2
3
4
5
6
7

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("hello")
    public String hello() {
        return "hello world";
    }
}

这时候我们直接启动项目，访问http://localhost:8080/hello，可以看到页面跳转到一个登陆页面：

image-20210811091508157

默认的用户名为 user，密码由 Sping Security 自动生成，回到 IDEA 的控制台，可以找到密码信息：

1

Using generated security password: 4f06ba04-37e9-4bdd-a085-3305260da0d6

输入用户名 user，密码 4f06ba04-37e9-4bdd-a085-3305260da0d6 后，我们便可以成功访问/hello接口。

基本原理

Spring Security 默认为我们开启了一个简单的安全配置，下面让我们来了解其原理。

当 Spring Boot 项目配置了 Spring Security 后，Spring Security 的整个加载过程如下图所示：

image-20210811091633434

而当我们访问http://localhost:8080/hello时，代码的整个执行过程如下图所示：

image-20210811091659121

如上图所示，Spring Security 包含了众多的过滤器，这些过滤器形成了一条链，所有请求都必须通过这些过滤器后才能成功访问到资源。

下面我们通过 debug 来验证这个过程：

首先，通过前面可以知道，当有请求来到时，最先由**DelegatingFilterProxy负责接收，因此在DelegatingFilterProxy**的doFilter()的首行打上断点：

image-20210811091719470

接着**DelegatingFilterProxy会将请求委派给FilterChainProxy进行处理，在FilterChainProxy**的首行打上断点：

img

**FilterChainProxy会在doFilterInternal()中生成一个内部类VirtualFilterChain的实例，以此来调用 Spring Security 的整条过滤器链，在VirtualFilterChain**的doFilter()首行打上断点：

image-20210811091755498

接下来**VirtualFilterChain会通过currentPosition依次调用存在additionalFilters中的过滤器，其中比较重要的几个过滤器有：UsernamePasswordAuthenticationFilter、DefaultLoginPageGeneratingFilter、AnonymousAuthenticationFilter、ExceptionTranslationFilter、FilterSecurityInterceptor**，我们依次在这些过滤器的doFilter()的首行打上断点：

image-20210811091815473

准备完毕后，我们启动项目，然后访问http://localhost:8080/hello，程序首先跳转到**DelegatingFilterProxy**的断点上：

image-20210811091833065

此时**delegate还是 null 的，接下来依次执行代码，可以看到delegate最终被赋值一个FilterChainProxy**的实例：

img

接下来程序依次跳转到**FilterChainProxy的doFilter()和VirtualFilterChain**的doFilter()中：

img

image-20210811092048784

接着程序跳转到**AbstractAuthenticationProcessingFilter（UsernamePasswordAuthenticationFilter**的父类）的doFilter()中，通过requiresAuthentication()判定为 false（是否是 POST 请求）：

img

接着程序跳转到**DefaultLoginPageGeneratingFilter**的doFilter()中，通过isLoginUrlRequest()判定为 false（请求路径是否是/login）：

img

接着程序跳转到**AnonymousAuthenticationFilter的doFilter()中，由于是首次请求，此时SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication()为 null，因此会生成一个AnonymousAuthenticationToken**的实例：

img

接着程序跳转到**ExceptionTranslationFilter的doFilter()中，ExceptionTranslationFilter负责处理FilterSecurityInterceptor**抛出的异常，我们在 catch 代码块的首行打上断点：

img

接着程序跳转到**FilterSecurityInterceptor的doFilter()中，依次执行代码后程序停留在其父类(AbstractSecurityInterceptor**)的attemptAuthorization()中：

img

accessDecisionManager是AccessDecisionManager(访问决策器)的实例，AccessDecisionManager主要有 3 个实现类：AffirmativeBased(一票通过)，ConsensusBased(少数服从多数)、UnanimousBased(一票否决)，此时**AccessDecisionManager的的实现类是AffirmativeBased，我们可以看到程序进入AffirmativeBased**的decide()中：

img

从上图可以看出，决策的关键在voter.vote(authentication, object, configAttributes)这句代码上，通过跟踪调试，程序最终进入**AuthenticationTrustResolverImpl**的isAnonymous()中：

img

isAssignableFrom()判断前者是否是后者的父类，而**anonymousClass被固定为AnonymousAuthenticationToken.class，参数authentication由前面AnonymousAuthenticationFilter可以知道是AnonymousAuthenticationToken的实例，因此isAnonymous()返回 true，FilterSecurityInterceptor抛出AccessDeniedException异常，程序返回ExceptionTranslationFilter**的 catch 块中：

img

接着程序会依次进入**DelegatingAuthenticationEntryPoint、LoginUrlAuthenticationEntryPoint中，最后由LoginUrlAuthenticationEntryPoint**的commence()决定重定向到/login：

img

后续对/login的请求同样会经过之前的执行流程，在**DefaultLoginPageGeneratingFilter的doFilter()中，通过isLoginUrlRequest()判定为 true（请求路径是否是/login）,直接返回login.html**，也就是我们开头看到的登录页面。

当我们输入用户名和密码，点击**Sign in，程序来到AbstractAuthenticationProcessingFilter的doFilter()中，通过requiresAuthentication()判定为 true（是否是 POST 请求）,因此交给其子类UsernamePasswordAuthenticationFilter进行处理，UsernamePasswordAuthenticationFilter会将用户名和密码封装成一个UsernamePasswordAuthenticationToken**的实例并进行校验，当校验通过后会将请求重定向到我们一开始请求的路径：/hello。

后续对/hello的请求经过过滤器链时就可以一路开绿灯直到最终交由**HelloController**返回"Hello World"。

参考

  1. Spring Security Reference

  2. Spring Boot 中开启 Spring Security