OAuth2.0 原理流程及其單點登錄和權(quán)限控制
作者：王克鋒
kefeng.wang/2018/04/06/oauth2-sso
單點登錄是多域名企業(yè)站點流行的登錄方式。本文以現(xiàn)實生活場景輔助理解，力爭徹底理清 OAuth2.0 實現(xiàn)單點登錄的原理流程。 同時總結(jié)了權(quán)限控制的實現(xiàn)方案，及其在微服務(wù)架構(gòu)中的應(yīng)用。
1 什么是單點登錄
1.1 多點登錄
傳統(tǒng)的多點登錄系統(tǒng)中，每個站點都實現(xiàn)了本站專用的帳號數(shù)據(jù)庫和登錄模塊。各站點的登錄狀態(tài)相互不認可，各站點需要逐一手工登錄。如下圖，有兩個術(shù)語含義如下：
認證(authentication): 驗證用戶的身份； 授權(quán)(authorization): 驗證用戶的訪問權(quán)限。
1.2 單點登錄
單點登錄，英文是 Single Sign On，縮寫為 SSO。
多個站點(192.168.1.20X)共用一臺認證授權(quán)服務(wù)器(192.168.1.110，用戶數(shù)據(jù)庫和認證授權(quán)模塊共用)。用戶經(jīng)由其中任何一個站點(比如 192.168.1.201)登錄后，可以免登錄訪問其他所有站點。而且，各站點間可以通過該登錄狀態(tài)直接交互。
2 OAuth2 認證授權(quán)的原理流程
2.1 生活實例【★★重點★★】
為了直觀的理解 OAuth2.0 原理流程，我們假設(shè)這樣一個生活場景：
(1)檔案局A(客戶端 / Client)：以“檔案局ID/密碼”標(biāo)識，是掌握檔案資源的機構(gòu)。并列還有很多檔案局B/C/…，每個檔案局存儲的檔案內(nèi)容(資源 / Resource)不一樣，比如政治、經(jīng)濟、軍事、文化等；
(2)公民張三(資源所有者 / Resource Owner)：以“用戶名/密碼”標(biāo)識，需要到各個檔案局查檔案；
(3)派出所(授權(quán)服務(wù)器 / Authentication Server)：可以是單個巨大的派出所，也可以是數(shù)據(jù)共享的派出所集群，掌管的信息、提供的對外接口功能有：
檔案局信息：所有檔案局的“檔案局ID/密碼”，證明檔案局的身份； 公民信息：所有公民的“用戶名/密碼”，能提供張三是張三的用戶身份證明(認證 / Authentication) 公民對于檔案局的權(quán)限：有張公民和檔案局的權(quán)限的映射表，可查得各公民對各檔案局是否有操作權(quán)限(授權(quán) / Authorization)。通常，設(shè)計中會增加官職(角色 / Role)一層，各公民屬于哪個官職(角色)，哪個官職(角色)對于特定檔案局有操作權(quán)限。
2.1.1 張三首次訪問檔案局A
張三之前從未到訪檔案局，第一次來檔案局。對照下圖序號理解：
張三來到“檔案局A”的“檔案處”，該處要求實名登記后才能查詢，被指示到“用戶登記處”辦理(HTTP重定向)； 張三來到“檔案局A”的“用戶登記處”，既不能證明身份(認證)，又不能證明自己有查檔案A的權(quán)限(授權(quán))。張三攜帶檔案局A的標(biāo)識(client-id)，被重定向至“授權(quán)信開具處”； 張三來到“派出所”的“授權(quán)信開具處”，出示檔案局A的標(biāo)識，希望開具授權(quán)信(授權(quán))。該處要求首先證明身份(認證)，被重定向至“用戶身份驗證處”； 張三來到“派出所”的“用戶身份驗證處”，領(lǐng)取了用戶身份表(網(wǎng)頁登錄表單 Form)； 張三填上自己的用戶名和密碼，交給(提交 / Submit)“用戶身份驗證處”，該處從私用數(shù)據(jù)庫中查得用戶名密碼匹配，確定此人是張三，開具身份證明信，完成認證。張三帶上身份證明信和檔案局A的標(biāo)識，被重定向至“授權(quán)信開具處”； 張三再次來到“授權(quán)信開具處”，出示身份證明信和檔案局A的標(biāo)識，該處從私用數(shù)據(jù)庫中查得，張三的官職是市長級別(角色)，該官職具有檔案局A的查詢權(quán)限，就開具“允許張三查詢檔案局A”的授權(quán)信(授權(quán)碼 / code)，張三帶上授權(quán)信被重定向至“檔案局”的“用戶登錄處”； 張三到了“檔案局”的“用戶登錄處”，該處私下拿出檔案局A的標(biāo)識(client-id)和密碼，再附上張三出示的授權(quán)信(code)，向“派出所”的“腰牌發(fā)放處”為張三申請的“腰牌”(token)，將來張三可以帶著這個腰牌表明身份和權(quán)限。又被重定向到“檔案處”； 張三的會話(Session)已經(jīng)關(guān)聯(lián)上了腰牌(token)，可以直接通過“檔案處”查檔案。
2.1.2 張三首次訪問檔案局B
張三已經(jīng)成功訪問了檔案局A，現(xiàn)在他要訪問檔案局B。對照下圖序號理解：
(1)/(2) 同上；
(3)張三已經(jīng)有“身份證明信”，直接在“派出所”的“授權(quán)信開具處”成功開具“訪問檔案局B”的授權(quán)信；
(4)/(5)/(6) 免了；
(7)“檔案局B”的“用戶登記處”完成登記；
(8)“檔案局B”的“檔案處”查得檔案。
2.1.3 張三再次訪問檔案局A
張三已經(jīng)成功訪問了檔案局A，現(xiàn)在他要訪問檔案局A。對照下圖序號理解：
(1)直接成功查到了檔案；
(2~8)都免了。
2.2 HTTP 重定向原理
HTTP 協(xié)議中，瀏覽器的 REQUEST 發(fā)給服務(wù)器之后，服務(wù)器如果發(fā)現(xiàn)該業(yè)務(wù)不屬于自己管轄，會把你支派到自身服務(wù)器或其他服務(wù)器(host)的某個接口(uri)。正如我們?nèi)フ块T辦事，每到一個窗口，工作人員會說“你帶上材料A，到本所的X窗口，或者其他Y所的Z窗口”進行下一個手續(xù)。
2.3 SSO 工作流程
至此，就不難理解 OAuth 2.0 的認證/授權(quán)流程，此處不再贅述。請拿下圖對照“2.1 生活實例”一節(jié)來理解。
2.4 OAuth2.0 進階
https://tools.ietf.org/html/rfc6749 https://tools.ietf.org/html/rfc6750 https://blog.csdn.net/seccloud/article/details/8192707
根據(jù)官方標(biāo)準(zhǔn)，OAuth 2.0 共用四種授權(quán)模式：
Authorization Code: 用在服務(wù)端應(yīng)用之間，這種最復(fù)雜，也是本文采用的模式； Implicit: 用在移動app或者web app(這些app是在用戶的設(shè)備上的，如在手機上調(diào)起微信來進行認證授權(quán)) Resource Owner Password Credentials(password): 應(yīng)用直接都是受信任的(都是由一家公司開發(fā)的，本例子使用) Client Credentials: 用在應(yīng)用API訪問。
3 基于 SpringBoot 實現(xiàn)認證/授權(quán)
官方文檔：
https://cloud.spring.io/spring-cloud-security/reference/html/
3.1 授權(quán)服務(wù)器(Authorization Server)
(1) pom.xml
<dependency>
????<groupId>org.springframework.cloudgroupId>
????<artifactId>spring-cloud-starter-oauth2artifactId>
dependency>
(2) application.properties
server.port=8110?##?監(jiān)聽端口
(3) AuthorizationServerApplication.java
@EnableResourceServer?//?啟用資源服務(wù)器
public?class?AuthorizationServerApplication?{
????//?...
}
(4) 配置授權(quán)服務(wù)的參數(shù)
@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public?class?Oauth2AuthorizationServerConfigurer?extends?AuthorizationServerConfigurerAdapter?{
????@Override
????public?void?configure(final?ClientDetailsServiceConfigurer?clients)?throws?Exception?{
????????clients.inMemory()
????????????????.withClient("webapp").secret("secret")?//客戶端?id/secret
????????????????.authorizedGrantTypes("authorization?code")?//授權(quán)媽模式
????????????????.scopes("user_info")
????????????????.autoApprove(true)?//自動審批
????????????????.accessTokenValiditySeconds(3600);?//有效期1hour
????}
}
@Configuration
public?class?Oauth2WebSecurityConfigurer?extends?WebSecurityConfigurerAdapter?{
????@Override
????protected?void?configure(HttpSecurity?http)?throws?Exception?{
????????http.requestMatchers()
????????????????.antMatchers("/login",?"/oauth/authorize/oauth/logout")
????????????????.and().authorizeRequests().anyRequest().authenticated()
????????????????.and().formLogin().permitAll();
????}
????@Override
????protected?void?configure(AuthenticationManagerBuilder?auth)?throws?Exception?{
????????auth.inMemoryAuthentication().withUser("admin").password("admin123").roles("ADMIN");
????}
}
3.2 客戶端(Client, 業(yè)務(wù)網(wǎng)站)
(1) pom.xml
<dependency>
????<groupId>org.springframework.cloudgroupId>
????<artifactId>spring-cloud-starter-oauth2artifactId>
dependency>
(2) application.properties
server port=8080
security.oauth2.client.client-id=webapp
security.oauth2.client.client-secret=secret
security.oauth2.client.access-token-uri=http://localhost:8110/oauth/token
security.oauth2.client.user-authorization-uri=http://localhost:8110/oauth/authorize
security.oauth2.resource.user-info-uri=http://localhost:8110/oauth/user
(3) 配置 WEB 安全
@Configuration
@EnableOAuth2Sso
public?class?Oauth2WebsecurityConfigurer?extends?WebSecurityConfigurerAdapter?{
????@Override
????public?void?configure(HttpSecurity?http)?throws?Exception?{
????????http.antMatcher("/**").authorizeRequests()
????????????????.antMatchers("/",?"/login").permitAll()
????????????????.anyRequest().authenticated();
????}
}
@RestController
public?class?Oauth2ClientController?{
????@GetMapping("/")
????public?ModelAndView?index()?{
????????return?new?ModelAndView("index");
????}
????@GetMapping("/welcome")
????public?ModelAndView?welcome()?{
????????return?new?ModelAndView("welcome");
????}
}
3.3 用戶權(quán)限控制(基于角色)
授權(quán)服務(wù)器中，定義各用戶擁有的角色: user=USER, admin=ADMIN/USER, root=ROOT/ADMIN/USER
業(yè)務(wù)網(wǎng)站中(client)，注解標(biāo)明哪些角色可
@RestController
public?class?Oauth2ClientController?{
????@GetMapping("/welcome")
????public?ModelAndView?welcome()?{
????????return?new?ModelAndView("welcome");
????}
????@GetMapping("/api/user")
????@PreAuthorize("hasAuthority('USER')")
????public?Map?apiUser()? {
????}
????@GetMapping("/api/admin")
????@PreAuthorize("hasAuthority('ADMIN')")
????public?Map?apiAdmin()? {
????}
????@GetMapping("/api/root")
????@PreAuthorize("hasAuthority('ROOT')")
????public?Map?apiRoot()? {
????}
}
4 綜合運用
4.1 權(quán)限控制方案
下圖是基本的認證/授權(quán)控制方案，主要設(shè)計了認證授權(quán)服務(wù)器上相關(guān)數(shù)據(jù)表的基本定義?？蓪φ毡疚摹?.1 生活實例”一節(jié)來理解。
4.2 在微服務(wù)架構(gòu)中的應(yīng)用
與常規(guī)服務(wù)架構(gòu)不同，在微服務(wù)架構(gòu)中，Authorization Server/Resource Server 是作為微服務(wù)存在的，用戶的登錄可以通過API網(wǎng)關(guān)一次性完成，無需與無法跳轉(zhuǎn)至內(nèi)網(wǎng)的 Authorization Server 來完成。
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