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浅谈微服务安全架构设计

1、 回顾微服务设计理念

在 浅入 Spring Cloud 架构 一文中,我们了解到什么是微服务,微服务的划分依据,其实,说到底,微服务的设计,有其独到的好处:使得各个模块之间解耦合,让每一个模块有自己独立的灵魂,其他服务即使出现任何问题,自己不会受到任何的影响。这是微服务的核心宗旨。那么今天要讲的微服务安全性问题,其实也是反映微服务的一个核心:高内聚。所谓高内聚,简单的理解就是,对外暴露的最小限度,降低其依赖关系,大部分都作为一个黑盒子封装起来,不直接对外,这样,即使内部发生变更、翻云覆雨,对外的接口没发生改变,这才是好的微服务设计理念,做到完美的对外兼容,一个好的架构设计,首先,这一点可能需要 get 到位,不知道大家咋认为呢?所以今天说的微服务安全性,就跟这个高内聚有一点点相关了。或者说,体现了微服务设计的核心理念。

2、微服务下的各种安全性保证

2.1 常见的几种安全性措施

在微服务中,我们常见的,有如下几种安全性设计的举措:网关设计、服务端口的对外暴露的限度、token 鉴权、OAuth2 的统一认证、微信中的 openId 设计等。这些都是在为服务的安全性作考虑的一些举措。

2.2 OAuth2 的概念

何为 OAuth2 呢?我们先了解 OAuth,Oauth 是一个开放标准,假设有这样一种场景:一个 QQ 应用,希望让一个第三方的(慕课网)应用,能够得到关于自身的一些信息(唯一用户标识,比如说 QQ 号,用户个人信息、一些基础资料,昵称和头像等)。但是在获得这些资料的同时,却又不能提供用户名和密码之类的信息。

而 OAuth 就是实现上述目标的一种规范。OAuth2 是 OAuth 协议的延续版本,但不兼容 OAuth1.0,即完全废弃了 OAuth1.0。

OAuth2.0 有这么几个术语:客户凭证、令牌、作用域。

客户凭证:客户的 clientId 和密码用于认证客户。

令牌:授权服务器在接收到客户请求后颁发的令牌。

作用域:客户请求访问令牌时,由资源拥有者额外指定的细分权限。

2.3 OAuth2 的原理

在 OAuth2 的授权机制中有 4 个核心对象:

Resource Owner:资源拥有者,即用户。

Client:第三方接入平台、应用,请求者。

Resource Server:资源服务器,存储用户信息、用户的资源信息等资源。

Authorization Server:授权认证服务器。

实现机制:

用户在第三方应用上点击登录,应用向认证服务器发送请求,说有用户希望进行授权操作,同时说明自己是谁、用户授权完成后的回调 url,例如:上面的截图,通过慕课网访问 QQ 获取授权。

认证服务器展示给用户自己的授权界面。

用户进行授权操作,认证服务器验证成功后,生成一个授权编码 code,并跳转到第三方的回调 url。

第三方应用拿到 code 后,连同自己在平台上的身份信息(ID 密码)发送给认证服务器,再一次进行验证请求,说明自己的身份正确,并且用户也已经授权我了,来换取访问用户资源的权限。

认证服务器对请求信息进行验证,如果没问题,就生成访问资源服务器的令牌 access_token,交给第三方应用。

第三方应用使用 access_token 向资源服务器请求资源。

资源服务器验证 access_token 成功后返回响应资源。

2.4 OAuth2 的几种授权模式

OAuth2.0 有这么几个授权模式:授权码模式、简化模式、密码模式、客户端凭证模式。

授权码模式:(authorization_code)是功能最完整、流程最严密的授权模式,code 保证了 token 的安全性,即使 code 被拦截,由于没有 client_secret,也是无法通过 code 获得 token 的。

简化模式:和授权码模式类似,只不过少了获取 code 的步骤,是直接获取令牌 token 的,适用于公开的浏览器单页应用,令牌直接从授权服务器返回,不支持刷新令牌,且没有 code 安全保证,令牌容易因为被拦截窃听而泄露。

密码模式:使用用户名/密码作为授权方式从授权服务器上获取令牌,一般不支持刷新令牌。

客户端凭证模式:一般用于资源服务器是应用的一个后端模块,客户端向认证服务器验证身份来获取令牌。

2.5 实战 OAuth2 的密码模式

本次结合 Spring Cloud Alibaba 组件,实现微服务的安全系统体系,本文主要讲解 OAuth2 的部分。

先来看鉴权中心,鉴权中心需要做到提供单点服务,为所有的客户端微服务的安全保驾护航。下面首先看依赖:

<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
</dependency>

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
  </dependency>
  <!-- 对redis支持,引入的话项目缓存就支持redis了,所以必须加上redis的相关配置,否则操作相关缓存会报异常 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

如果需要使用 redis 来存储 token,则可以加入 reids 依赖,如果使用 jwt,则使用:

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>

当然,本次的项目模块引入的是比较新的 Spring Boot:

<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>2.1.13.RELEASE</version>
  <relativePath/>
</parent>

<properties>
      <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
      <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
      <java.version>1.8</java.version>
      <swagger.version>2.6.1</swagger.version>
      <xstream.version>1.4.7</xstream.version>
      <pageHelper.version>4.1.6</pageHelper.version>
      <fastjson.version>1.2.51</fastjson.version>
      <springcloud.version>Greenwich.SR3</springcloud.version>
      <mysql.version>5.1.46</mysql.version>

      <alibaba-cloud.version>2.1.1.RELEASE</alibaba-cloud.version>
      <springcloud.alibaba.version>0.9.0.RELEASE</springcloud.alibaba.version>
  </properties>

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>${alibaba-cloud.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>

        <!-- <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>${springcloud.alibaba.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency> -->

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>${springcloud.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

剩下的,像数据库、持久化等,其他的可以根据需要添加。

配置完成后,我们需要写一个认证服务器的配置:

package com.damon.config;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import javax.sql.DataSource;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.env.Environment;
import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.configurers.ClientDetailsServiceConfigurer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.AuthorizationServerConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.EnableAuthorizationServer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configurers.AuthorizationServerEndpointsConfigurer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configurers.AuthorizationServerSecurityConfigurer;
import org.springframework.security.oauth2.provider.error.WebResponseExceptionTranslator;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.TokenEnhancer;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.TokenEnhancerChain;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.TokenStore;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.store.JwtAccessTokenConverter;

import com.damon.component.JwtTokenEnhancer;
import com.damon.login.service.LoginService;

@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class AuthorizationServerConfig extends AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private PasswordEncoder passwordEncoder;

    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Autowired
    private LoginService loginService;

    @Autowired
    //@Qualifier("jwtTokenStore")
    @Qualifier("redisTokenStore")
    private TokenStore tokenStore;
    /*@Autowired
    private JwtAccessTokenConverter jwtAccessTokenConverter;
    @Autowired
    private JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer;*/

    @Autowired
    private Environment env;


    @Autowired
    private DataSource dataSource;

    @Autowired
    private WebResponseExceptionTranslator userOAuth2WebResponseExceptionTranslator;

    /**
     * redis token 方式
     */
    @Override
    public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) throws Exception {
     //验证时发生的情况处理
        endpoints.authenticationManager(authenticationManager) //支持 password 模式
          .exceptionTranslator(userOAuth2WebResponseExceptionTranslator)//自定义异常处理类添加到认证服务器配置
                .userDetailsService(loginService)
                .tokenStore(tokenStore);

    }

    /**
     * 客户端配置(给谁发令牌)
     * 不同客户端配置不同
     *
     * authorizedGrantTypes 可以包括如下几种设置中的一种或多种:
   authorization_code:授权码类型。需要redirect_uri
   implicit:隐式授权类型。需要redirect_uri
   password:资源所有者(即用户)密码类型。
   client_credentials:客户端凭据(客户端ID以及Key)类型。
   refresh_token:通过以上授权获得的刷新令牌来获取新的令牌。

    accessTokenValiditySeconds:token 的有效期
    scopes:用来限制客户端访问的权限,在换取的 token 的时候会带上 scope 参数,只有在 scopes 定义内的,才可以正常换取 token。
     * @param clients
     * @throws Exception
     * @author Damon
     *
     */
    @Override
    public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception {
        clients.inMemory()
                .withClient("provider-service")
                .secret(passwordEncoder.encode("provider-service-123"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置刷新token的有效期
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")//配置申请的权限范围
                .authorizedGrantTypes("password", "authorization_code", "client_credentials", "refresh_token")//配置授权模式
                .redirectUris("http://localhost:2001/login")//授权码模式开启后必须指定


                .and()
                .withClient("consumer-service")
                .secret(passwordEncoder.encode("consumer-service-123"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置刷新token的有效期
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")//配置申请的权限范围
                .authorizedGrantTypes("password", "authorization_code", "client_credentials", "refresh_token")//配置授权模式
                .redirectUris("http://localhost:2005/login")//授权码模式开启后必须指定


                .and()
                .withClient("resource-service")
                .secret(passwordEncoder.encode("resource-service-123"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置刷新token的有效期
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")//配置申请的权限范围
                .authorizedGrantTypes("password", "authorization_code", "client_credentials", "refresh_token")//配置授权模式
                .redirectUris("http://localhost:2006/login")//授权码模式开启后必须指定

                .and()
                .withClient("test-sentinel")
                .secret(passwordEncoder.encode("test-sentinel-123"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置刷新token的有效期
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")//配置申请的权限范围
                .authorizedGrantTypes("password", "authorization_code", "client_credentials", "refresh_token")//配置授权模式
                .redirectUris("http://localhost:2008/login")//授权码模式开启后必须指定

                .and()
                .withClient("test-sentinel-feign")
                .secret(passwordEncoder.encode("test-sentinel-feign-123"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置刷新token的有效期
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")//配置申请的权限范围
                .authorizedGrantTypes("password", "authorization_code", "client_credentials", "refresh_token")//配置授权模式
                .redirectUris("http://localhost:2010/login")//授权码模式开启后必须指定

                .and()
                .withClient("customer-service")
                .secret(passwordEncoder.encode("customer-service-123"))
                .accessTokenValiditySeconds(3600)
                .refreshTokenValiditySeconds(864000)//配置刷新token的有效期
                .autoApprove(true) //自动授权配置
                .scopes("all")
                .authorizedGrantTypes("password", "authorization_code", "client_credentials", "refresh_token")//配置授权模式
                .redirectUris("http://localhost:2012/login")//授权码模式开启后必须指定
                ;
    }

    @Override
    public void configure(AuthorizationServerSecurityConfigurer security) {
     security.allowFormAuthenticationForClients();//是允许客户端访问 OAuth2 授权接口,否则请求 token 会返回 401
     security.checkTokenAccess("isAuthenticated()");//是允许已授权用户访问 checkToken 接口
        security.tokenKeyAccess("isAuthenticated()"); // security.tokenKeyAccess("permitAll()");获取密钥需要身份认证,使用单点登录时必须配置,是允许已授权用户获取 token 接口
    }
}

Redis 配置:

package com.damon.config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.TokenStore;
import org.springframework.security.oauth2.provider.token.store.redis.RedisTokenStore;


@Configuration
public class RedisTokenStoreConfig {

    @Autowired
    private RedisConnectionFactory redisConnectionFactory;

    @Bean
    public TokenStore redisTokenStore (){
        //return new RedisTokenStore(redisConnectionFactory);
     return new MyRedisTokenStore(redisConnectionFactory);
    }
}

后面接下来需要配置安全访问的拦截,这时候需要 SpringSecurity:

package com.damon.config;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.WebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    @Bean
    @Override
    public AuthenticationManager authenticationManagerBean() throws Exception {
        return super.authenticationManagerBean();
    }

    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf()
                .disable()

                .exceptionHandling()
          .authenticationEntryPoint(new AuthenticationEntryPointHandle())
          //.authenticationEntryPoint((request, response, authException) -> response.sendError(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED))
          .and()

                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/oauth/**", "/login/**")//"/logout/**"
                .permitAll()
                .anyRequest()
                .authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .permitAll();
    }

    /*@Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.userDetailsService(userDetailsService)
            .passwordEncoder(passwordEncoder());
    }*/

    @Override
    public void configure(WebSecurity web) throws Exception {
        web.ignoring().antMatchers("/css/**", "/js/**", "/plugins/**", "/favicon.ico");
    }
}

再者,就是需要配置资源拦截:

package com.damon.config;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.EnableResourceServer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.ResourceServerConfigurerAdapter;


@Configuration
@EnableResourceServer
public class ResourceServerConfig extends ResourceServerConfigurerAdapter {


 @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf().disable()

                .exceptionHandling()
          .authenticationEntryPoint(new AuthenticationEntryPointHandle())
          //.authenticationEntryPoint((request, response, authException) -> response.sendError(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED))
          .and()

                .requestMatchers().antMatchers("/api/**")
                .and()
                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/api/**").authenticated()
                .and()
                .httpBasic();
    }
}

其中,在上面我们配置了资源拦截、权限拦截的统一处理配置:

package com.damon.config;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.security.core.AuthenticationException;
import org.springframework.security.web.AuthenticationEntryPoint;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.damon.commons.Response;

/**
 *
 * 统一结果处理
 *
 * @author Damon
 *
 */

public class AuthenticationEntryPointHandle implements AuthenticationEntryPoint {
 /**
  *
  * @author Damon
  *
  */
 @Override
 public void commence(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
   AuthenticationException authException) throws IOException, ServletException {

  //response.setStatus(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN);
  //response.setStatus(HttpStatus.OK.value());

        //response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");  //gateway已加,无需再加
        //response.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "token");
        //解决低危漏洞点击劫持 X-Frame-Options Header未配置
        response.setHeader("X-Frame-Options", "SAMEORIGIN");
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        response.setContentType("application/json; charset=utf-8");

  response.getWriter()
  .write(JSON.toJSONString(Response.ok(response.getStatus(), -2, authException.getMessage(), null)));
  /*response.getWriter()
    .write(JSON.toJSONString(Response.ok(200, -2, "Internal Server Error", authException.getMessage())));*/
 }
}

最后,自定义异常处理类添加到认证服务器配置:

package com.damon.config;

import java.io.IOException;

import org.springframework.http.HttpHeaders;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.security.access.AccessDeniedException;
import org.springframework.security.core.AuthenticationException;
import org.springframework.security.oauth2.common.DefaultThrowableAnalyzer;
import org.springframework.security.oauth2.common.exceptions.InsufficientScopeException;
import org.springframework.security.oauth2.common.exceptions.OAuth2Exception;
import org.springframework.security.oauth2.provider.error.WebResponseExceptionTranslator;
import org.springframework.security.web.util.ThrowableAnalyzer;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.HttpRequestMethodNotSupportedException;

import com.damon.exception.UserOAuth2Exception;

/**
 *
 * 自定义异常转换类
 * @author Damon
 *
 */

@Component("userOAuth2WebResponseExceptionTranslator")
public class UserOAuth2WebResponseExceptionTranslator implements WebResponseExceptionTranslator {
    private ThrowableAnalyzer throwableAnalyzer = new DefaultThrowableAnalyzer();

    @Override
    public ResponseEntity<OAuth2Exception> translate(Exception e) throws Exception {
        Throwable[] causeChain = this.throwableAnalyzer.determineCauseChain(e);
        Exception ase = (OAuth2Exception)this.throwableAnalyzer.getFirstThrowableOfType(OAuth2Exception.class, causeChain);
        //异常链中有OAuth2Exception异常
        if (ase != null) {
            return this.handleOAuth2Exception((OAuth2Exception)ase);
        }
        //身份验证相关异常
        ase = (AuthenticationException)this.throwableAnalyzer.getFirstThrowableOfType(AuthenticationException.class, causeChain);
        if (ase != null) {
            return this.handleOAuth2Exception(new UserOAuth2WebResponseExceptionTranslator.UnauthorizedException(e.getMessage(), e));
        }
        //异常链中包含拒绝访问异常
        ase = (AccessDeniedException)this.throwableAnalyzer.getFirstThrowableOfType(AccessDeniedException.class, causeChain);
        if (ase instanceof AccessDeniedException) {
            return this.handleOAuth2Exception(new UserOAuth2WebResponseExceptionTranslator.ForbiddenException(ase.getMessage(), ase));
        }
        //异常链中包含Http方法请求异常
        ase = (HttpRequestMethodNotSupportedException)this.throwableAnalyzer.getFirstThrowableOfType(HttpRequestMethodNotSupportedException.class, causeChain);
        if(ase instanceof HttpRequestMethodNotSupportedException){
            return this.handleOAuth2Exception(new UserOAuth2WebResponseExceptionTranslator.MethodNotAllowed(ase.getMessage(), ase));
        }
        return this.handleOAuth2Exception(new UserOAuth2WebResponseExceptionTranslator.ServerErrorException(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.getReasonPhrase(), e));
    }

    private ResponseEntity<OAuth2Exception> handleOAuth2Exception(OAuth2Exception e) throws IOException {
        int status = e.getHttpErrorCode();
        HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
        headers.set("Cache-Control", "no-store");
        headers.set("Pragma", "no-cache");
        if (status == HttpStatus.UNAUTHORIZED.value() || e instanceof InsufficientScopeException) {
            headers.set("WWW-Authenticate", String.format("%s %s", "Bearer", e.getSummary()));
        }
        UserOAuth2Exception exception = new UserOAuth2Exception(e.getMessage(),e);
        ResponseEntity<OAuth2Exception> response = new ResponseEntity(exception, headers, HttpStatus.valueOf(status));
        return response;
    }


    private static class MethodNotAllowed extends OAuth2Exception {
        public MethodNotAllowed(String msg, Throwable t) {
            super(msg, t);
        }
        @Override
        public String getOAuth2ErrorCode() {
            return "method_not_allowed";
        }
        @Override
        public int getHttpErrorCode() {
            return 405;
        }
    }

    private static class UnauthorizedException extends OAuth2Exception {
        public UnauthorizedException(String msg, Throwable t) {
            super(msg, t);
        }
        @Override
        public String getOAuth2ErrorCode() {
            return "unauthorized";
        }
        @Override
        public int getHttpErrorCode() {
            return 401;
        }
    }

    private static class ServerErrorException extends OAuth2Exception {
        public ServerErrorException(String msg, Throwable t) {
            super(msg, t);
        }
        @Override
        public String getOAuth2ErrorCode() {
            return "server_error";
        }
        @Override
        public int getHttpErrorCode() {
            return 500;
        }
    }

    private static class ForbiddenException extends OAuth2Exception {
        public ForbiddenException(String msg, Throwable t) {
            super(msg, t);
        }
        @Override
        public String getOAuth2ErrorCode() {
            return "access_denied";
         }
         @Override
         public int getHttpErrorCode() {
             return 403;
         }
     }
}

最后,我们可能需要配置一些请求客户端的配置,以及变量配置:

@Configuration
public class BeansConfig {
 @Resource
 private Environment env;

 @Bean
 public RestTemplate restTemplate() {
  SimpleClientHttpRequestFactory requestFactory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
  requestFactory.setReadTimeout(env.getProperty("client.http.request.readTimeout", Integer.class, 15000));
  requestFactory.setConnectTimeout(env.getProperty("client.http.request.connectTimeout", Integer.class, 3000));
  RestTemplate rt = new RestTemplate(requestFactory);
  return rt;
 }

}

package com.damon.config;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.cloud.context.config.annotation.RefreshScope;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 配置信息
 * @author Damon
 *
 */

@Component
@RefreshScope
public class EnvConfig {

 @Value("${jdbc.driverClassName:}")
    private String jdbc_driverClassName;

    @Value("${jdbc.url:}")
    private String jdbc_url;

    @Value("${jdbc.username:}")
    private String jdbc_username;

    @Value("${jdbc.password:}")
    private String jdbc_password;

 public String getJdbc_driverClassName() {
  return jdbc_driverClassName;
 }

 public void setJdbc_driverClassName(String jdbc_driverClassName) {
  this.jdbc_driverClassName = jdbc_driverClassName;
 }

 public String getJdbc_url() {
  return jdbc_url;
 }

 public void setJdbc_url(String jdbc_url) {
  this.jdbc_url = jdbc_url;
 }

 public String getJdbc_username() {
  return jdbc_username;
 }

 public void setJdbc_username(String jdbc_username) {
  this.jdbc_username = jdbc_username;
 }

 public String getJdbc_password() {
  return jdbc_password;
 }

 public void setJdbc_password(String jdbc_password) {
  this.jdbc_password = jdbc_password;
 }

}

最后需要配置一些环境配置:

spring:
  application:
    name: oauth-cas
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
      config:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        refreshable-dataids: actuator.properties,log.properties

  redis: #redis相关配置
    database: 8
    host: 127.0.0.1 #localhost
    port: 6379
    password: aaa #有密码时设置
    jedis:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0
    timeout: 10000ms

记住:上面这个启动配置需要在 bootstrap 文件中添加,否则,可能会失败,大家可以尝试下。

server:
  port: 2000
  undertow:
    uri-encoding: UTF-8
    accesslog:
      enabled: false
      pattern: combined
  #这里我们使用了SpringBoot2.x,注意session与1.x不同
  servlet:
    session:
      timeout: PT120M
      cookie:
        name: OAUTH-CAS-SESSIONID #防止Cookie冲突,冲突会导致登录验证不通过


client:
  http:
    request:
      connectTimeout: 8000
      readTimeout: 30000

mybatis:
  mapperLocations: classpath:mapper/*.xml
  typeAliasesPackage: com.damon.*.model


spring:
  profiles:
    active: dev

最后,我们添加启动类:

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(basePackages = {"com.damon"})
@EnableDiscoveryClient
public class CasApp {
 public static void main(String[] args) {
  SpringApplication.run(CasApp.class, args);
 }
}

以上,一个认证中心的代码实战逻辑就完成了。

接下来,我们看一个客户端如何去认证,首先还是依赖:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

在客户端,我们也需要配置一个资源配置与权限配置:

package com.damon.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.EnableResourceServer;
import org.springframework.security.oauth2.config.annotation.web.configuration.ResourceServerConfigurerAdapter;

/**
 *
 *
 * @author Damon
 *
 */
@Configuration
@EnableResourceServer
public class ResourceServerConfig extends ResourceServerConfigurerAdapter {

    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf().disable()

                .exceptionHandling()
          .authenticationEntryPoint(new AuthenticationEntryPointHandle())
          //.authenticationEntryPoint((request, response, authException) -> response.sendError(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED))
          .and()

                .requestMatchers().antMatchers("/api/**")
                .and()
                .authorizeRequests()
                .antMatchers("/api/**").authenticated()
                .and()
                .httpBasic();
    }
}

当然,权限拦截可能就相对简单了:

package com.damon.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.security.config.annotation.method.configuration.EnableGlobalMethodSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;

/**
 *
 * 在接口上配置权限时使用
 * @author Damon
 *
 */
@Configuration
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)
@Order(101)
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
}

同样,这里也需要一个统一结果处理类,这里就不展示了。

接下来,我们主要看配置:

cas-server-url: http://oauth-cas #http://localhost:2000#设置可以访问的地址

security:
  oauth2: #与cas对应的配置
    client:
      client-id: provider-service
      client-secret: provider-service-123
      user-authorization-uri: ${cas-server-url}/oauth/authorize #是授权码认证方式需要的
      access-token-uri: ${cas-server-url}/oauth/token #是密码模式需要用到的获取 token 的接口
    resource:
      loadBalanced: true
      #jwt: #jwt存储token时开启
        #key-uri: ${cas-server-url}/oauth/token_key
        #key-value: test_jwt_sign_key
      id: provider-service
      #指定用户信息地址
      user-info-uri: ${cas-server-url}/api/user #指定user info的URI,原生地址后缀为/auth/user
      prefer-token-info: false
      #token-info-uri:
    authorization:
      check-token-access: ${cas-server-url}/oauth/check_token #当此web服务端接收到来自UI客户端的请求后,需要拿着请求中的 token 到认证服务端做 token 验证,就是请求的这个接口

在上面的配置里,我们看到了各种注释了,讲得很仔细,但是我要强调下:为了高可用,我们的认证中心可能多个,所以需要域名来作 LB。同时,开启了 loadBalanced=true。最后,如果是授权码认证模式,则需要 "user-authorization-uri",如果是密码模式,需要 "access-token-uri" 来获取 token。我们通过它 "user-info-uri" 来获取认证中心的用户信息,从而判断该用户的权限,从而访问相应的资源。另外,上面的配置需要在 bootstrap 文件中,否则可能失败,大家可以试试。

接下来,我们添加一般配置:

server:
  port: 2001
  undertow:
    uri-encoding: UTF-8
    accesslog:
      enabled: false
      pattern: combined
  servlet:
    session:
      timeout: PT120M
      cookie:
        name: PROVIDER-SERVICE-SESSIONID #防止Cookie冲突,冲突会导致登录验证不通过


backend:
  ribbon:
    client:
      enabled: true
    ServerListRefreshInterval: 5000

ribbon:
  ConnectTimeout: 3000
  # 设置全局默认的ribbon的读超时
  ReadTimeout: 1000
  eager-load:
    enabled: true
    clients: oauth-cas,consumer-service
  MaxAutoRetries: 1 #对第一次请求的服务的重试次数
  MaxAutoRetriesNextServer: 1 #要重试的下一个服务的最大数量(不包括第一个服务)
  #listOfServers: localhost:5556,localhost:5557
  #ServerListRefreshInterval: 2000
  OkToRetryOnAllOperations: true
  NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule


hystrix.command.BackendCall.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds: 5000
hystrix.threadpool.BackendCallThread.coreSize: 5

这里,我们使用了 Ribbon 来做 LB,hystrix 来作熔断,最后需要注意的是:加上了 cookie name,防止 Cookie 冲突,冲突会导致登录验证不通过。

配置启动类:

@Configuration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(basePackages = {"com.damon"})
@EnableDiscoveryClient
@EnableOAuth2Sso
public class ProviderApp {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ProviderApp.class, args);
    }

}

我们在上面配置了所有带有 "/api/**" 的路径请求,都会加以拦截,根据用户的信息来判断其是否有权限访问。

写一个简单的测试类:

@RestController
@RequestMapping("/api/user")
public class UserController {

 private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(UserController.class);

 @Autowired
 private UserService userService;

  @PreAuthorize("hasAuthority('admin')")
    @GetMapping("/auth/admin")
    public Object adminAuth() {
     logger.info("test password mode");
        return "Has admin auth!";
    }
}

上面的代码表示:如果用户具有 "admin" 的权限,则能够访问该接口,否则会被拒绝。

本文用的是 alibaba 的组件来作 LB,具体可以看前面的文章,用域名来找到服务。同时也加上了网关 Gateway。

最后,我们先来通过密码模式来进行认证吧:

curl -i -X POST -d "username=admin&password=123456&grant_type=password&client_id=provider-service&client_secret=provider-service-123" http://localhost:5555/oauth-cas/oauth/token

认证成功后,会返回如下结果:

{"access_token":"d2066f68-665b-4038-9dbe-5dd1035e75a0","token_type":"bearer","refresh_token":"44009836-731c-4e6a-9cc3-274ce3af8c6b","expires_in":3599,"scope":"all"}

接下来,我们通过 token 来访问接口:

curl -i -H "Accept: application/json" -H "Authorization:bearer d2066f68-665b-4038-9dbe-5dd1035e75a0" -X GET http://localhost:5555/provider-service/api/user/auth/admin

成功会返回结果:

Has admin auth!

token 如果失效,会返回:

{"error":"invalid_token","error_description":"d2066f68-665b-4038-9dbe-5dd1035e75a01"}

3、GitHub 的授权应用案例

如果你的应用想要接入 GitHub,则可以通过如下办法来实现。

首先注册一个 GitHub 账号,登陆后,找到设置,打开页面,最下面有一个开发者设置。

找到后,点击,可以看到三个,可以选择第二个方式来接入。

可以新增你的应用 app,新建时,应用名、回调地址必填项。

最后,完成后会生成一个 Client ID、Client Secret。

然后利用 Github 官方给的文档来进行认证、接入,授权逻辑:

1.在注册完信息后生成了 Client ID、Client Secret,首先,用户点击 github 登录本地应用引导用户跳转到第三方授权页跳转地址:

https://github.com/login/oauth/authorize?client_id={client_id}&redirect_uri={redirect_uri}&state={state}

其中,client_id,client_secret 是注册好 Oauth APP 后 github 提供的,需要写在本地代码或者配置文件中,state 也是在本地生成的。redirect_uri 就是在 GitHub 官网填的 Authorization callback URL。此时带着 state 等参数去申请授权,但此时尚未登陆,未能通过 authorize,GitHub 返回 code 参数。

2.授权成功后会重定向带参数访问上面的 redirect_uri,并多了一个 code 参数后台接收 code 这个参数,我们带着这个 code 再次访问 github 地址:

https://github.com/login/oauth/access_token?client_id=xxx&client_secret=xxx&code=xxx&redirect_uri=http://localhost:3001/authCallback

注意:上面的 redirect_uri 要与之前在新建 app 时填写的保持一直,否则会报错。

3.通过 state 参数和 code 参数,成功获取 access_token 有了 access_token,只需要把 access_token 参数放在 URL 后面即可,就可以换取用户信息了。访问地址:

https://api.github.com/user?access_token=xxx

4.得到 GitHub 授权用户的个人信息,就表明授权成功。

4、微服务安全架构设计

在微服务中,安全性是一个很重要的问题。我们经常比较多的场景是:服务 A 需要调用服务 B,但是问题来了,到底是走外网调用呢?还是走局域网调用呢?这当然看 A、B 是否在同一个网段,如果在同一个局域网段,那肯定走局域网好。为什么呢?因为局域网快呀,如果说还有理由吗?当然有:除了网络快,降低网络开销,还可以保证安全性,不至于被黑客黑掉。这是安全的一个保证。

那么除了上面说的安全性,还有其他的吗?比如:在一个局域网下,有 N 个微服务模块,但是这些微服务并不想完全直接暴露给外部,这时候,就需要一个网关 Gateway 来处理。网关把所有的服务给路由了,就像在所有的服务上面一层,加了一个保护光环,突出高内聚的含义。同时还可以加上一些拦截,安全的拦截,鉴权、认证等。存在通过 token 的鉴权,也可以通过 jwt 的,等等。有时候,可以借助 redis 通过 session 共享。也可以通过 OAuth2 的鉴权模式来实现安全拦截。

最后安全性的考虑是在每个服务的接口设计上,比如:幂等的存在,让很多恶意攻击成为无用之功。更多的介绍可以看下面:

https://mp.weixin.qq.com/s/G3yhwvLVTu_T5uPxgZD00w

结束福利

开源实战利用 k8s 作微服务的架构设计代码:

https://gitee.com/damon_one/spring-cloud-k8shttps://gitee.com/damon_one/spring-cloud-oauth2

欢迎大家 star,多多指教。

关于作者

笔名:Damon,技术爱好者,长期从事 Java 开发、Spring Cloud 的微服务架构设计,以及结合 Docker、K8s 做微服务容器化,自动化部署等一站式项目部署、落地。目前主要从事基于 K8s 云原生架构研发的工作。Golang 语言开发,长期研究边缘计算框架 KubeEdge、调度框架 Volcano 等。公众号 程序猿Damon 发起人。个人微信 MrNull008,个人网站:Damon | Micro-Service | Containerization | DevOps,欢迎來撩。

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