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Spring Security 解析(六) —— 基于JWT的单点登陆(SSO)开发及原理解析

在学习Spring Cloud 时，遇到了授权服务oauth 相关内容时，总是一知半解，因此决定先把Spring Security 、Spring Security Oauth2 等权限、认证相关的内容、原理及设计学习并整理一遍。本系列文章就是在学习的过程中加强印象和理解所撰写的，如有侵权请告知。

项目环境:

- JDK1.8

- Spring boot 2.x

- Spring Security 5.x

单点登录（Single Sign On），简称为SSO，是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。 SSO的定义是在多个应用系统中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。单点登陆本质上也是OAuth2的使用，所以其开发依赖于授权认证服务，如果不清楚的可以看我的上一篇文章。

一、单点登陆 Demo开发

从单点登陆的定义上来看就知道我们需要新建个应用程序，我把它命名为 security-sso-client。接下的开发就在这个应用程序上了。

一、Maven 依赖

主要依赖 spring-boot-starter-security、spring-security-oauth2-autoconfigure、spring-security-oauth2 这3个。其中 spring-security-oauth2-autoconfigure 是Spring Boot 2.X 才有的。

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <!--@EnableOAuth2Sso 引入，Spring Boot 2.x 将这个注解移到该依赖包-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.security.oauth.boot</groupId>
            <artifactId>spring-security-oauth2-autoconfigure</artifactId>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.springframework.security.oauth</groupId>
                    <artifactId>spring-security-oauth2</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
            <version>2.1.7.RELEASE</version>
        </dependency>
        <!-- 不是starter,手动配置 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.security.oauth</groupId>
            <artifactId>spring-security-oauth2</artifactId>
            <!--请注意下 spring-authorization-oauth2 的版本 务必高于 2.3.2.RELEASE，这是官方的一个bug:
            java.lang.NoSuchMethodError: org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection.set([B[B)V
            要求必须大于2.3.5 版本，官方解释：https://github.com/BUG9/spring-security/network/alert/pom.xml/org.springframework.security.oauth:spring-security-oauth2/open
            -->
            <version>2.3.5.RELEASE</version>
        </dependency>复制代码

二、单点配置 @EnableOAuth2Sso

单点的基础配置引入是依赖 @EnableOAuth2Sso 实现的，在Spring Boot 2.x 及以上版本的 @EnableOAuth2Sso 是在 spring-security-oauth2-autoconfigure 依赖里的。我这里简单配置了一下：

@Configuration
@EnableOAuth2Sso
public class ClientSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/","/error","/login").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                .csrf().disable();
    }
}复制代码

因为单点期间可能存在某些问题，会重定向到 /error ，所以我们把 /error 设置成无权限访问。

三、测试接口及页面

测试接口

@RestController
  @Slf4j
  public class TestController {
  
      @GetMapping("/client/{clientId}")
      public String getClient(@PathVariable String clientId) {
          return clientId;
      }
  
  }复制代码

测试页面

<!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>OSS-client</title>
    </head>
    <body>
    <h1>OSS-client</h1>
    <a href="http://localhost:8091/client/1">跳转到OSS-client-1</a>
    <a href="http://localhost:8092/client/2">跳转到OSS-client-2</a>
    </body>
    </html>复制代码

四、单点配置文件配置授权信息

由于我们要测试多应用间的单点，所以我们至少需要2个单点客户端，我这边通过Spring Boot 的多环境配置实现。

application.yml 配置

我们都知道单点实现本质就是Oauth2的授权码模式，所以我们需要配置访问授权服务器的地址信息，包括：

security.oauth2.client.user-authorization-uri = /oauth/authorize 请求认证的地址，即获取code 码
security.oauth2.client.access-token-uri = /oauth/token 请求令牌的地址
security.oauth2.resource.jwt.key-uri = /oauth/token_key 解析jwt令牌所需要密钥的地址,服务启动时会调用授权服务该接口获取jwt key，所以务必保证授权服务正常
security.oauth2.client.client-id = client1 clientId 信息
security.oauth2.client.client-secret = 123456 clientSecret 信息

其中有几个配置需要简单解释下：

security.oauth2.sso.login-path=/login OAuth2授权服务器触发重定向到客户端的路径，默认为 /login,这个路径要与授权服务器的回调地址（域名）后的路径一致
server.servlet.session.cookie.name = OAUTH2CLIENTSESSION 解决单机开发存在的问题，如果是非单机开发可忽略其配置

auth-server: http://localhost:9090 # authorization服务地址


security:
  oauth2:
    client:
      user-authorization-uri: ${auth-server}/oauth/authorize #请求认证的地址
      access-token-uri: ${auth-server}/oauth/token #请求令牌的地址
    resource:
      jwt:
        key-uri: ${auth-server}/oauth/token_key #解析jwt令牌所需要密钥的地址,服务启动时会调用 授权服务该接口获取jwt key，所以务必保证授权服务正常
    sso:
      login-path: /login #指向登录页面的路径，即OAuth2授权服务器触发重定向到客户端的路径 ，默认为 /login

server:
  servlet:
    session:
      cookie:
        name: OAUTH2CLIENTSESSION  # 解决  Possible CSRF detected - state parameter was required but no state could be found  问题
spring:
  profiles:
    active: client1
    复制代码

application-client1.yml 配置

application-client2 和 application-client1是一样的，只是端口号和client信息不一样而已，这里就不再重复贴出了。

server:
  port: 8091

security:
  oauth2:
    client:
      client-id: client1
      client-secret: 123456
    复制代码

五、单点测试

效果如下：

Spring Security 解析(六) —— 基于JWT的单点登陆(SSO)开发及原理解析

从效果图中我们可以发现，当我们第一次访问client2 的接口时，跳转到了授权服务的登陆界面，完成登陆后成功跳转回到了client2 的测试接口，并且展示了接口返回值。此时我们访问client1 的测试接口时直接返回（表面现象）了接口返回值。这就是单点登陆的效果，好奇心强的同学一定会在心里问道：它是如何实现的？那么接下来我们就来揭开其面纱。

二、单点登陆原理解析

一、@EnableOAuth2Sso

我们都知道 @EnableOAuth2Sso 是实现单点登陆的最核心配置注解，那么我们来看下 @EnableOAuth2Sso 的源码：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@EnableOAuth2Client
@EnableConfigurationProperties(OAuth2SsoProperties.class)
@Import({ OAuth2SsoDefaultConfiguration.class, OAuth2SsoCustomConfiguration.class,
        ResourceServerTokenServicesConfiguration.class })
public @interface EnableOAuth2Sso {

}复制代码

其中我们关注4个配置文件的引用： ResourceServerTokenServicesConfiguration 、OAuth2SsoDefaultConfiguration 、 OAuth2SsoProperties 和 @EnableOAuth2Client：

OAuth2SsoDefaultConfiguration 单点登陆的核心配置，内部创建了 SsoSecurityConfigurer 对象， SsoSecurityConfigurer 内部主要是配置 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 这个单点登陆核心过滤器之一。
ResourceServerTokenServicesConfiguration 内部读取了我们在 yml 中配置的信息
OAuth2SsoProperties 配置了回调地址url ，这个就是 security.oauth2.sso.login-path=/login 匹配的
@EnableOAuth2Client 标明单点客户端，其内部主要配置了 OAuth2ClientContextFilter 这个单点登陆核心过滤器之一

二、 OAuth2ClientContextFilter

OAuth2ClientContextFilter 过滤器类似于 ExceptionTranslationFilter , 它本身没有做任何过滤处理，只要当 chain.doFilter() 出现异常后做出一个重定向处理。但别小看这个重定向处理，它可是实现单点登陆的第一步，还记得第一次单点时会跳转到授权服务器的登陆页面么？而这个功能就是 OAuth2ClientContextFilter 实现的。我们来看下其源码：

public void doFilter(ServletRequest servletRequest,
              ServletResponse servletResponse, FilterChain chain)
              throws IOException, ServletException {
          HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
          HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;
          request.setAttribute(CURRENT_URI, calculateCurrentUri(request)); // 1、记录当前地址(currentUri)到HttpServletRequest
  
          try {
              chain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
          } catch (IOException ex) {
              throw ex;
          } catch (Exception ex) {
              // Try to extract a SpringSecurityException from the stacktrace
              Throwable[] causeChain = throwableAnalyzer.determineCauseChain(ex);
              UserRedirectRequiredException redirect = (UserRedirectRequiredException) throwableAnalyzer
                      .getFirstThrowableOfType(
                              UserRedirectRequiredException.class, causeChain);  
              if (redirect != null) {  // 2、判断当前异常 UserRedirectRequiredException 对象 是否为空
                  redirectUser(redirect, request, response); // 3、重定向访问 授权服务 /oauth/authorize 
              } else {
                  if (ex instanceof ServletException) {
                      throw (ServletException) ex;
                  }
                  if (ex instanceof RuntimeException) {
                      throw (RuntimeException) ex;
                  }
                  throw new NestedServletException("Unhandled exception", ex);
              }
          }
      }复制代码

Debug看下： Spring Security 解析(六) —— 基于JWT的单点登陆(SSO)开发及原理解析

整个 filter 分三步：

1、记录当前地址(currentUri)到HttpServletRequest
2、判断当前异常 UserRedirectRequiredException 对象是否为空
3、重定向访问授权服务 /oauth/authorize

三、 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter

OAuth2ClientContextFilter 过滤器其要完成的工作就是通过获取到的code码调用授权服务 /oauth/token 接口获取 token 信息，并将获取到的token 信息解析成 OAuth2Authentication 认证对象。起源如下：

@Override
      public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
              throws AuthenticationException, IOException, ServletException {
  
          OAuth2AccessToken accessToken;
          try {
              accessToken = restTemplate.getAccessToken(); //1、  调用授权服务获取token 
          } catch (OAuth2Exception e) {
              BadCredentialsException bad = new BadCredentialsException("Could not obtain access token", e);
              publish(new OAuth2AuthenticationFailureEvent(bad));
              throw bad;            
          }
          try {
              OAuth2Authentication result = tokenServices.loadAuthentication(accessToken.getValue()); // 2、  解析token信息为 OAuth2Authentication 认证对象并返回
              if (authenticationDetailsSource!=null) {
                  request.setAttribute(OAuth2AuthenticationDetails.ACCESS_TOKEN_VALUE, accessToken.getValue());
                  request.setAttribute(OAuth2AuthenticationDetails.ACCESS_TOKEN_TYPE, accessToken.getTokenType());
                  result.setDetails(authenticationDetailsSource.buildDetails(request));
              }
              publish(new AuthenticationSuccessEvent(result));
              return result;
          }
          catch (InvalidTokenException e) {
              BadCredentialsException bad = new BadCredentialsException("Could not obtain user details from token", e);
              publish(new OAuth2AuthenticationFailureEvent(bad));
              throw bad;            
          }
  
      }复制代码

整个 filter 2点功能：

restTemplate.getAccessToken(); //1、调用授权服务获取token
tokenServices.loadAuthentication(accessToken.getValue()); // 2、解析token信息为 OAuth2Authentication 认证对象并返回

完成上面步骤后就是一个正常的security授权认证过程，这里就不再讲述，有不清楚的同学可以看下我写的相关文章。

四、 AuthorizationCodeAccessTokenProvider

在讲述 OAuth2ClientContextFilter 时有一点没讲，那就是 UserRedirectRequiredException 是谁抛出来的。在讲述 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 也有一点没讲到，那就是它是如何判断出当前 /login 是属于需要获取code码的步骤还是去获取 token 的步骤（当然是判断/login 是否带有code 参数，这里主要讲明是谁来判断的）。这2个点都设计到了 AuthorizationCodeAccessTokenProvider 这个类。这个类是何时被调用的？其实 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 隐藏在 restTemplate.getAccessToken(); 这个方法内部调用的 accessTokenProvider.obtainAccessToken() 这里。我们来看下OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 的 obtainAccessToken() 方法内部源码：

public OAuth2AccessToken obtainAccessToken(OAuth2ProtectedResourceDetails details, AccessTokenRequest request)
              throws UserRedirectRequiredException, UserApprovalRequiredException, AccessDeniedException,
              OAuth2AccessDeniedException {
  
          AuthorizationCodeResourceDetails resource = (AuthorizationCodeResourceDetails) details;
  
          if (request.getAuthorizationCode() == null) {  //1、 判断当前参数是否包含code码 
              if (request.getStateKey() == null) {
                  throw getRedirectForAuthorization(resource, request); //2、 不包含则抛出 UserRedirectRequiredException 异常
              }
              obtainAuthorizationCode(resource, request);
          }
          return retrieveToken(request, resource, getParametersForTokenRequest(resource, request),
                  getHeadersForTokenRequest(request)); // 3 、 包含则调用获取token 
  
      }复制代码

整个方法内部分3步：

1、判断当前参数是否包含code码
2、不包含则抛出 UserRedirectRequiredException 异常
3、包含继续获取token

最后可能有同学会问，为什么第一个客户端单点要跳转到授权服务登陆页面去登陆，而当问第二个客户端却没有，其实 2次客户端单点的流程都是一样的，都是授权码模式，但为什么客户端2 却不需要登陆呢？其实是因为Cookies/Session的原因，因为我们访问同2个客户端基本上都是在同一个浏览器中进行的。不信的同学可以试试2个浏览器分别访问2个单点客户端。