一文帶你瞭解OAuth2協議與SpringSecurityOAuth2集成!

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一文帶你瞭解OAuth2協議與SpringSecurityOAuth2集成!

OAuth 2.0 允許第三方應用程序訪問受限的HTTP資源的授權協議,像平常大家使用GithubGoogle賬號來登陸其他系統時使用的就是 OAuth 2.0 授權框架,下圖就是使用Github賬號登陸Coding系統的授權頁面圖:

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類似使用 OAuth 2.0 授權的還有很多,本文將介紹 OAuth 2.0 相關的概念如:角色、授權類型等知識,以下是我整理一張 OAuth 2.0 授權的腦頭,希望對大家瞭解 OAuth 2.0 授權協議有幫助。

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文章將以腦圖中的內容展開 OAuth 2.0 協議同時除了 OAuth 2.0 外,還會配合 Spring Security OAuth2 來搭建OAuth2客戶端,這也是學習 OAuth 2.0 的目的,直接應用到實際項目中,加深對 OAuth 2.0 和 Spring Security 的理解。

OAuth 2.0 角色

OAuth 2.0 中有四種類型的角色分別為:資源Owner授權服務客戶端資源服務,這四個角色負責不同的工作,為了方便理解先給出一張大概的流程圖,細節部分後面再分別展開:

OAuth 2.0 大概授權流程

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資源 Owner

資源 Owner可以理解為一個用戶,如之前提到使用Github登陸Coding中的例子中,用戶使用GitHub賬號登陸Coding,Coding就需要知道用戶在GitHub系統中的的頭像、用戶名、email等信息,這些賬戶信息都是屬於用戶的這樣就不難理解資源 Owner了。在Coding請求從GitHub中獲取想要的用戶信息時也是沒那容易的,GitHub為了安全起見,至少要通過用戶(資源 Owner)的同意才行。

資源服務器

明白資源 Owner後,相信你已經知道什麼是資源服務器,在這個例子中用戶賬號的信息都存放在GitHub的服務器中,所以這裡的資源服務器就是GitHub服務器。GitHub服務器負責保存、保護用戶的資源,任何其他第三方系統想到使用這些信息的系統都需要經過資源 Owner授權,同時依照 OAuth 2.0 授權流程進行交互。

客戶端

知道資源 Owner資源服務器後,OAuth中的客戶端角色也相對容易理解了,簡單的說客戶端就是想要獲取資源的系統,如例子中的使用GitHub登陸Coding時,Coding就是OAuth中的客戶端。客戶端主要負責發起授權請求、獲取AccessToken、獲取用戶資源。

授權服務器

有了資源 Owner資源服務器客戶端還不能完成OAuth授權的,還需要有授權服務器。在OAuth中授權服務器除了負責與用戶(資源 Owner)、客房端(Coding)交互外,還要生成AccessToken、驗證AccessToken等功能,它是OAuth授權中的非常重要的一環,在例子中授權服務器就是GitHub的服務器。

小結

OAuth中:資源Owner授權服務客戶端資源服務有四個角色在使用GitHub登陸Coding的例子中分別表示:

  • 資源Owner:GitHub用戶
  • 授權服務:GitHub服務器
  • 客戶端:Coding系統
  • 資源服務:GitHub服務器

其中授權服務服務器、資源服務器可以單獨搭建(鬼知道GitHub怎麼搭建的)。在微服務器架構中可單獨弄一個授權服務,資源服務服務可以多個如:用戶資源、倉庫資源等,可根據需求自由分服務。

OAuth2 Endpoint

OAuth2有三個重要的Endpoint其中授權 EndpointToken Endpoint結點在授權服務器中,還有一個可選的重定向 Endpoint在客戶端中。

  • 授權 Endpoint:使用授權 Endpoint去獲取資源Owner的授權
  • Token Endpoint:客戶端獲取token
  • 重定向 Endpoint:授權服務器使用重定向 Endpoint返回授權響應給客戶端

授權類型

通過四個OAuth角色,應該對OAuth協議有一個大概的認識,不過可能還是一頭霧水不知道OAuth中的角色是如何交互的,沒關係繼續往下看一下授權類型就知道OAuth中的角色是如何完成自己的職責,進一步對OAuth的理解。在OAuth中定義了四種授權類型,分別為:

  • 授權碼授權
  • 客房端憑證授權
  • 資源Owner的密碼授權
  • 隱式的授權

不同的授權類型可以使用在不同的場景中。

授權碼授權

這種形式就是我們常見的授權形式(如使用GitHub賬號登陸Coding),在整個授權流程中會有資源Owner授權服務器客戶端三個OAuth角色參與,之所以叫做授權碼授權是因為在交互流程中授權服務器會給客房端發放一個code,隨後客房端拿著授權服務器發放的code繼續進行授權如:請求授權服務器發放AccessToken。

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為方便理解再將上圖的內容帶進真實的場景中,用文字表述一下整個流程:

  • A.1、用戶訪問Coding登陸頁(https://coding.net/login),點擊Github登陸按鈕;
  • A.2、Coding服務器將瀏覽器重定向到Github的授權頁(https://github.com/login/oauth/authorize?client_id=a5ce5a6c7e8c39567ca0&scope=user:email&redirect_uri=https://coding.net/api/oauth/github/callback&response_type=code),同時URL帶上client_idredirect_uri參數;
  • B.1、用戶輸入用戶名、密碼登陸Github;
  • B.2、用戶點擊授權按鈕,同意授權;
  • C.1、Github授權服務器返回code
  • C.2、Github通過將瀏覽器重定向到A.2步驟中傳遞的redirect_uri地址(coding.net/api/oauth/g…
  • D、Coding拿到code後,調用Github授權服務器API獲取AccessToken,由於這一步是在Coding服務器後臺做的瀏覽器中捕獲不到,基本就是使用code訪問github的access_token節點獲取AccessToken;

以上是大致的授權碼授權流程,大部分是客戶端與授權服務器的交互,整個過程中有幾個參數說明如下:

  • client_id:在Github中註冊的Appid,用於標記客戶端
  • redirect_uri:可以理解一個callback,授權服務器驗證完客戶端與用戶名等信息後將瀏覽器重定向到此地址並帶上code參數
  • code:由授權服務器返回的一個憑證,用於獲取AccessToken
  • state:由客戶端傳遞給授權服務器,授權服務器一般到調用redirect_uri時原樣返回
授權碼授權請求

在使用授權碼授權的模式中,作為客戶端請求授權的的時候都需要按規範請求,以下是使用授權碼授權發起授權時所需要的參數 :

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如使用Github登陸Coding例子中的https://github.com/login/oauth/authorize?client_id=a5ce5a6c7e8c39567ca0&scope=user:email&redirect_uri=https://coding.net/api/oauth/github/callback&response_type=code授權請求URL,就有client_idredirect_uri參數,至於為啥沒有response_type在下猜想是因為Github給省了吧。

授權碼授權響應

如果用戶同意授權,那授權服務器也會返回標準的OAuth授權響應:

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如Coding登陸中的https://coding.net/api/oauth/github/callback&response_type=code,用戶同意授權後Github授權服務器回調Coding的回調地址,同時返回codestate參數。

客戶端憑證授權

客房端憑證授權授權的過程中只會涉及客戶端與授權服務器交互,相比較其他三種授權類型是比較簡單的。一般這種授權模式是用於服務之間授權,如在AWS中兩臺服務器分別為應用服務器(A)和數據服務器(B),A 服務器需要訪問 B 服務器就需要通過授權服務器授權,然後才能去訪問 B 服務器獲取數據。

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簡單二步就可以完成客房端憑證授權啦,不過在使用客房端憑證授權時客戶端是直接訪問的授權服務器中獲取AccessToken接口。

客戶端憑證授權請求

客房端憑證授權中客戶端會直接發起獲取AccessToken請求授權服務器的AccessTokenEndpoint,請求參數如下:

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注意: 在OAuth中AccessTokenEndpoint是使用HTTP Basic認證,在請求時還需要攜帶Authorization請求頭,如使用postman測試請求時:

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其中的usernamepassword參數對於OAuth協議中的client_idclient_secretclient_idclient_secret都是由授權服務器生成的。

客戶端憑證授權響應

授權服務器驗證完client_idclient_secret後返回token:


{
"access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
"token_type":"example",
"expires_in":3600,
"example_parameter":"example_value"
}

用戶憑證授權

用戶憑證授權客戶端憑證授權類似,不同的地方是進行授權時要提供用戶名和用戶的密碼。

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基本流程如下:

  • A、客戶端首先需要知道用戶的憑證
  • B、使用用戶憑證獲取AccessToken
  • C、授權服務器驗證客戶端與用戶憑證,返回AccessToken
用戶憑證授權請求

用戶憑證授權請求參數要比客戶端憑證授權多usernamepwssword參數:

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注意: 獲取Token時使用HTTP Basic認證,與客戶端憑證授權一樣。

用戶憑證授權響應

用戶憑證授權響應與客戶端憑證授權差不多:

   {
"access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
"token_type":"example",
"expires_in":3600,
"refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",
"example_parameter":"example_value"
}

隱式授權

隱式授權用於獲取AccessToken,但是獲取的方式與用戶憑證授權客戶端授權不同的是,它是在訪問授權Endpoint的時候就會獲取AccessToken而不是訪問Token Endpoing,而且AccessToken的會作為redirect_uri的Segment返回。

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  • A.1、A.2、瀏覽器訪問支持隱式授權的服務器的授權Endpoint;
  • B.1、用戶輸入賬號密碼;
  • B.2、用戶點擊授權按鈕,同意授權;
  • C、授權服務器使用redirect_uri返回AccessToken;
  • D、授權服務器將瀏覽器重定向到redirect_uri,並攜帶AccessToken如:http://example.com/cb#access_token=2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA&state=xyz&token_type=example&expires_in=3600
  • D、redirect_uri的地址是指向一個Web資源客戶端
  • E、Web資源客戶端返回一段腳本
  • F、瀏覽器執行腳本
  • D、客戶端獲得AccessToken

隱式授權不太好理解,但是仔細比較客戶端憑證授權用戶憑證授權會發現隱式授權不需要知道用戶憑證客戶端憑證,這樣做相對更安全。

隱式授權請求

再使用隱式授權時,所需要請求參數如下:

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隱式授權響應

隱式授權響應參數是通過redirect_uri回調返回的,如http://example.com/cb#access_token=2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA &state=xyz&token_type=example&expires_in=3600就是隱式授權響應參數,其中需要注意的是響應的參數是使用Segment的形式的,而不是普通的URL參數。

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OAuth2 客戶端

前面提到過OAuth協議中有四個角色,這一節使用Spring Boot實現一個登陸GitHubOAuthClient,要使用OAuth2協議登陸GitHub首先要雲GitHub裡面申請:

申請 OAuth App

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填寫必需的信息

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上圖中的Authorization callback URL就是redirect_uri用戶同意授權後GitHub會將瀏覽器重定向到該地址,因此先要在本地的OAuth客戶端服務中添加一個接口響應GitHub的重定向請求。

配置OAuthClient

熟悉OAuth2協議後,我們在使用 Spring Security OAuth2 配置一個GitHub授權客戶端,使用認證碼授權流程(可以先去看一遍認證碼授權流程圖),示例工程依賴:

		<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-oauth2-client</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

Spring Security OAuth2 默認集成了Github、Goolge等常用的授權服務器,因為這些常用的授權服務的配置信息都是公開的,Spring Security OAuth2 已經幫我們配置了,開發都只需要指定必需的信息就行如:clientId、clientSecret。

Spring Security OAuth2使用Registration作為客戶端的的配置實體:

public static class Registration {
//授權服務器提供者名稱
private String provider;
//客戶端id
private String clientId;
//客戶端憑證
private String clientSecret;
....

下面是之前註冊好的 GitHub OAuth App 的信息:

spring.security.oauth2.client.registration.github.clientId=5fefca2daccf85bede32
spring.security.oauth2.client.registration.github.clientSecret=01dde7a7239bd18bd8a83de67f99dde864fb6524``

配置redirect_uri

Spring Security OAuth2內置了一個redirect_uri模板:{baseUrl}/login/oauth2/code/{registrationId},其中的registrationId是在從配置中提取出來的:

spring.security.oauth2.client.registration.[registrationId].clientId=xxxxx

如在上面的GitHub客戶端的配置中,因為指定的registrationIdgithub,所以重定向uri地址就是:

{baseUrl}/login/oauth2/code/github

啟動服務器

OAuth2客戶端和重定向Uri配置好後,將服務器啟動,然後打開瀏覽器進入:http://localhost:8080/。第一次打開因為沒有認證會將瀏覽器重客向到GitHub的授權Endpoint

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常用授權服務器(CommonOAuth2Provider)

Spring Security OAuth2內置了一些常用的授權服務器的配置,這些配置都在CommonOAuth2Provider中:

public enum CommonOAuth2Provider {
GOOGLE {
@Override
public Builder getBuilder(String registrationId) {
ClientRegistration.Builder builder = getBuilder(registrationId,
ClientAuthenticationMethod.BASIC, DEFAULT_REDIRECT_URL);
builder.scope("openid", "profile", "email");
builder.authorizationUri("https://accounts.google.com/o/oauth2/v2/auth");
builder.tokenUri("https://www.googleapis.com/oauth2/v4/token");
builder.jwkSetUri("https://www.googleapis.com/oauth2/v3/certs");
builder.userInfoUri("https://www.googleapis.com/oauth2/v3/userinfo");
builder.userNameAttributeName(IdTokenClaimNames.SUB);
builder.clientName("Google");
return builder;
}
},
GITHUB {
@Override
public Builder getBuilder(String registrationId) {
ClientRegistration.Builder builder = getBuilder(registrationId,
ClientAuthenticationMethod.BASIC, DEFAULT_REDIRECT_URL);
builder.scope("read:user");
builder.authorizationUri("https://github.com/login/oauth/authorize");
builder.tokenUri("https://github.com/login/oauth/access_token");
builder.userInfoUri("https://api.github.com/user");
builder.userNameAttributeName("id");
builder.clientName("GitHub");
return builder;
}
},
FACEBOOK {
@Override
public Builder getBuilder(String registrationId) {
ClientRegistration.Builder builder = getBuilder(registrationId,
ClientAuthenticationMethod.POST, DEFAULT_REDIRECT_URL);
builder.scope("public_profile", "email");
builder.authorizationUri("https://www.facebook.com/v2.8/dialog/oauth");
builder.tokenUri("https://graph.facebook.com/v2.8/oauth/access_token");
builder.userInfoUri("https://graph.facebook.com/me?fields=id,name,email");
builder.userNameAttributeName("id");
builder.clientName("Facebook");
return builder;
}
},
OKTA {
@Override
public Builder getBuilder(String registrationId) {
ClientRegistration.Builder builder = getBuilder(registrationId,
ClientAuthenticationMethod.BASIC, DEFAULT_REDIRECT_URL);
builder.scope("openid", "profile", "email");
builder.userNameAttributeName(IdTokenClaimNames.SUB);
builder.clientName("Okta");
return builder;
}
};
private static final String DEFAULT_REDIRECT_URL = "{baseUrl}/{action}/oauth2/code/{registrationId}";
}

CommonOAuth2Provider中有四個授權服務器配置:OKTAFACEBOOKGITHUBGOOGLE。在OAuth2協議中的配置項redirect_uriToken Endpoint授權 Endpointscope都會在這裡配置:

	GITHUB {
@Override
public Builder getBuilder(String registrationId) {
ClientRegistration.Builder builder = getBuilder(registrationId,
ClientAuthenticationMethod.BASIC, DEFAULT_REDIRECT_URL);
builder.scope("read:user");
builder.authorizationUri("https://github.com/login/oauth/authorize");
builder.tokenUri("https://github.com/login/oauth/access_token");
builder.userInfoUri("https://api.github.com/user");
builder.userNameAttributeName("id");
builder.clientName("GitHub");
return builder;
}
}

重定向Uri攔截

腦瓜子有點蒙了,感覺自己就配置了clientidclientSecret一個OAuth2客戶端就完成了,其中的一些原由還沒搞明白啊。。。,最好奇的是重定向Uri是怎麼被處理的。

Spring Security OAuth2 是基於 Spring Security 的,之前看過Spring Security文章,知道它的處理原理是基於過濾器的,如果你不知道的話推薦看這篇文章:《Spring Security 架構》。在源碼中找了一下,發現一個可疑的Security 過濾器:

  • OAuth2LoginAuthenticationFilter:處理OAuth2授權的過濾器

這個 Security 過濾器有個常量:

public static final String DEFAULT_FILTER_PROCESSES_URI = "/login/oauth2/code/*";

是一個匹配器,之前提到過Spring Security OAuth2中有一個默認的redirect_uri模板:{baseUrl}/{action}/oauth2/code/{registrationId}/login/oauth2/code/*正好能與redirect_uri模板匹配成功,所以OAuth2LoginAuthenticationFilter會在用戶同意授權後執行,它的構造方法如下:

public OAuth2LoginAuthenticationFilter(ClientRegistrationRepository clientRegistrationRepository,
OAuth2AuthorizedClientService authorizedClientService) {
this(clientRegistrationRepository, authorizedClientService, DEFAULT_FILTER_PROCESSES_URI);
}

OAuth2LoginAuthenticationFilter 主要將授權服務器返回的code拿出來,然後通過AuthenticationManager 來認證(獲取AccessToken),下來是移除部分代碼後的源代碼:

	@Override
public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws AuthenticationException {
MultiValueMap<String, String> params = OAuth2AuthorizationResponseUtils.toMultiMap(request.getParameterMap());
//檢查沒code與state
if (!OAuth2AuthorizationResponseUtils.isAuthorizationResponse(params)) {
OAuth2Error oauth2Error = new OAuth2Error(OAuth2ErrorCodes.INVALID_REQUEST);
throw new OAuth2AuthenticationException(oauth2Error, oauth2Error.toString());
}
//獲取 OAuth2AuthorizationRequest 
OAuth2AuthorizationRequest authorizationRequest =
this.authorizationRequestRepository.removeAuthorizationRequest(request, response);
if (authorizationRequest == null) {
OAuth2Error oauth2Error = new OAuth2Error(AUTHORIZATION_REQUEST_NOT_FOUND_ERROR_CODE);
throw new OAuth2AuthenticationException(oauth2Error, oauth2Error.toString());
}
//取出 ClientRegistration  
String registrationId = authorizationRequest.getAttribute(OAuth2ParameterNames.REGISTRATION_ID);
ClientRegistration clientRegistration = this.clientRegistrationRepository.findByRegistrationId(registrationId);
if (clientRegistration == null) {
OAuth2Error oauth2Error = new OAuth2Error(CLIENT_REGISTRATION_NOT_FOUND_ERROR_CODE,
"Client Registration not found with Id: " + registrationId, null);
throw new OAuth2AuthenticationException(oauth2Error, oauth2Error.toString());
}
String redirectUri = UriComponentsBuilder.fromHttpUrl(UrlUtils.buildFullRequestUrl(request))
.replaceQuery(null)
.build()
.toUriString();
//認證、獲取AccessToken
OAuth2AuthorizationResponse authorizationResponse = OAuth2AuthorizationResponseUtils.convert(params, redirectUri);
Object authenticationDetails = this.authenticationDetailsSource.buildDetails(request);
OAuth2LoginAuthenticationToken authenticationRequest = new OAuth2LoginAuthenticationToken(
clientRegistration, new OAuth2AuthorizationExchange(authorizationRequest, authorizationResponse));
authenticationRequest.setDetails(authenticationDetails);
OAuth2LoginAuthenticationToken authenticationResult =
(OAuth2LoginAuthenticationToken) this.getAuthenticationManager().authenticate(authenticationRequest);
...
return oauth2Authentication;
}

獲取AccessToken

前面提到OAuth2LoginAuthenticationFilter是使用 AuthenticationManager 來進行OAuth2認證的,一般情況下在 Spring Security 中的 AuthenticationManager 都是使用的 ProviderManager 來進行認證的,所以對應在 Spring Security OAuth2 中有一個 OAuth2LoginAuthenticationProvider 用於獲取AccessToken:

public class OAuth2LoginAuthenticationProvider implements AuthenticationProvider {
private final OAuth2AccessTokenResponseClient<OAuth2AuthorizationCodeGrantRequest> accessTokenResponseClient;
private final OAuth2UserService<OAuth2UserRequest, OAuth2User> userService;
private GrantedAuthoritiesMapper authoritiesMapper = (authorities -> authorities);
....
@Override
public Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {
OAuth2LoginAuthenticationToken authorizationCodeAuthentication =
(OAuth2LoginAuthenticationToken) authentication;
// Section 3.1.2.1 Authentication Request - https://openid.net/specs/openid-connect-core-1_0.html#AuthRequest
// scope
// 		REQUIRED. OpenID Connect requests MUST contain the "openid" scope value.
if (authorizationCodeAuthentication.getAuthorizationExchange()
.getAuthorizationRequest().getScopes().contains("openid")) {
// This is an OpenID Connect Authentication Request so return null
// and let OidcAuthorizationCodeAuthenticationProvider handle it instead
return null;
}
OAuth2AccessTokenResponse accessTokenResponse;
try {
OAuth2AuthorizationExchangeValidator.validate(
authorizationCodeAuthentication.getAuthorizationExchange());
//訪問GitHub TokenEndpoint獲取Token
accessTokenResponse = this.accessTokenResponseClient.getTokenResponse(
new OAuth2AuthorizationCodeGrantRequest(
authorizationCodeAuthentication.getClientRegistration(),
authorizationCodeAuthentication.getAuthorizationExchange()));
} catch (OAuth2AuthorizationException ex) {
OAuth2Error oauth2Error = ex.getError();
throw new OAuth2AuthenticationException(oauth2Error, oauth2Error.toString());
}
...
return authenticationResult;
}
@Override
public boolean supports(Class<?> authentication) {
return OAuth2LoginAuthenticationToken.class.isAssignableFrom(authentication);
}
}

參考資料

關注公眾號《架構文摘》,每天一篇架構領域重磅好文,涉及一線互聯網公司應用架構(高可用、高性能、高穩定)、大數據、機器學習、Java架構等各個熱門領域。

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