浅谈微服务安全架构设计

文章来源：infoqDamon

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。

欢迎关注：InfoQ

欢迎关注：腾讯自媒体专栏

发表于: 2021-05-142021-05-14 09:03:37
本文为 InfoQ 中文站特供稿件
首发地址：https://www.infoq.cn/article/76cd5592321c9b747e61bd931
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