OAuth2.0 原理流程及其單點登入和許可權控制
單點登入是多域名企業站點流行的登入方式。本文以現實生活場景輔助理解，力爭徹底理清 OAuth2.0 實現單點登入的原理流程。同時總結了許可權控制的實現方案，及其在微服務架構中的應用。
作者：王克鋒
出處：https://kefeng.wang/2018/04/06/oauth2-sso/
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1 什麼是單點登入
1.1 多點登入
傳統的多點登入系統中，每個站點都實現了本站專用的帳號資料庫和登入模組。各站點的登入狀態相互不認可，各站點需要逐一手工登入。如下圖，有兩個術語含義如下：
- 認證(authentication): 驗證使用者的身份；
- 授權(authorization): 驗證使用者的訪問許可權。
1.2 單點登入
單點登入，英文是 Single Sign On，縮寫為 SSO。
多個站點(192.168.1.20X)共用一臺認證授權伺服器(192.168.1.110，使用者資料庫和認證授權模組共用)。使用者經由其中任何一個站點(比如 192.168.1.201)登入後，可以免登入訪問其他所有站點。而且，各站點間可以通過該登入狀態直接互動。
2 OAuth2 認證授權的原理流程
2.1 生活例項【★★重點★★】
為了直觀的理解 OAuth2.0 原理流程，我們假設這樣一個生活場景：
(1)檔案局A(客戶端 / Client
資源 / Resource)不一樣，比如政治、經濟、軍事、文化等； (2)公民張三(
資源所有者 / Resource Owner)：以“使用者名稱/密碼”標識，需要到各個檔案局查檔案； (3)派出所(
授權伺服器 / Authentication Server)：可以是單個巨大的派出所，也可以是資料共享的派出所叢集，掌管的資訊、提供的對外介面功能有：
- 檔案局資訊：所有檔案局的“檔案局ID/密碼”，證明檔案局的身份；
- 公民資訊：所有公民的“使用者名稱/密碼”，能提供張三是張三的使用者身份證明(
認證 / Authentication) - 公民對於檔案局的許可權：有張公民和檔案局的許可權的對映表，可查得各公民對各檔案局是否有操作許可權(
授權 / Authorization)。通常，設計中會增加官職(角色 / Role)一層，各公民屬於哪個官職(角色)，哪個官職(角色)對於特定檔案局有操作許可權。
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：
(1)張三來到“檔案局A”的“檔案處”，該處要求實名登記後才能查詢，被指示到“使用者登記處”辦理(HTTP重定向)；
(2)張三來到“檔案局A”的“使用者登記處”，既不能證明身份(認證)，又不能證明自己有查檔案A的許可權(授權)。張三攜帶檔案局A的標識(client-id)，被重定向至“授權信開具處”；
(3)張三來到“派出所”的“授權信開具處”，出示檔案局A的標識，希望開具授權信(授權)。該處要求首先證明身份(認證)，被重定向至“使用者身份驗證處”；
(4)張三來到“派出所”的“使用者身份驗證處”，領取了使用者身份表(網頁登入表單 Form)；
(5)張三填上自己的使用者名稱和密碼，交給(提交 / Submit)“使用者身份驗證處”，該處從私用資料庫中查得使用者名稱密碼匹配，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的標識，被重定向至“授權信開具處”；
(6)張三再次來到“授權信開具處”，出示身份證明信和檔案局A的標識，該處從私用資料庫中查得，張三的官職是市長級別(角色)，該官職具有檔案局A的查詢許可權，就開具“允許張三查詢檔案局A”的授權信(授權碼 / code)，張三帶上授權信被重定向至“檔案局”的“使用者登入處”；
(7)張三到了“檔案局”的“使用者登入處”，該處私下拿出檔案局A的標識(client-id)和密碼，再附上張三出示的授權信(code)，向“派出所”的“腰牌發放處”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許可權。又被重定向到“檔案處”；
(8)張三的會話(Session)已經關聯上了腰牌(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
張三已經成功訪問了檔案局A，現在他要訪問檔案局B。對照下圖序號理解：
(1)/(2) 同上；
(3)張三已經有“身份證明信”，直接在“派出所”的“授權信開具處”成功開具“訪問檔案局B”的授權信；
(4)/(5)/(6) 免了；
(7)“檔案局B”的“使用者登記處”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
張三已經成功訪問了檔案局A，現在他要訪問檔案局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 協議中，瀏覽器的 REQUEST 發給伺服器之後，伺服器如果發現該業務不屬於自己管轄，會把你支派到自身伺服器或其他伺服器(host)的某個介面(uri)。正如我們去政府部門辦事，每到一個視窗，工作人員會說“你帶上材料A，到本所的X視窗，或者其他Y所的Z視窗”進行下一個手續。
2.3 SSO 工作流程
至此，就不難理解 OAuth 2.0 的認證/授權流程，此處不再贅述。請拿下圖對照“2.1 生活例項”一節來理解。
2.4 OAuth2.0 進階
根據官方標準，OAuth 2.0 共用四種授權模式：
- Authorization Code: 用在服務端應用之間，這種最複雜，也是本文采用的模式；
- Implicit: 用在移動app或者web app(這些app是在使用者的裝置上的，如在手機上調起微信來進行認證授權)
- Resource Owner Password Credentials(password): 應用直接都是受信任的(都是由一家公司開發的，本例子使用)
- Client Credentials: 用在應用API訪問。
3 基於 SpringBoot 實現認證/授權
(1) pom.xml
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
</dependency>(2) application.properties
server.port=8110 ## 監聽埠(3) AuthorizationServerApplication.java
@EnableResourceServer // 啟用資源伺服器
public class AuthorizationServerApplication {
// ...
}(4) 配置授權服務的引數
@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, 業務網站)
(1) pom.xml
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
</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 使用者許可權控制(基於角色)
- 授權伺服器中，定義各使用者擁有的角色: user=USER, admin=ADMIN/USER, root=ROOT/ADMIN/USER
- 業務網站中(client)，註解標明哪些角色可
@RestController
public class Oauth2ClientController {
@GetMapping("/welcome")
public ModelAndView welcome() {
return new ModelAndView("welcome");
}
@GetMapping("/api/user")
@PreAuthorize("hasAuthority('USER')")
public Map<String, Object> apiUser() {
}
@GetMapping("/api/admin")
@PreAuthorize("hasAuthority('ADMIN')")
public Map<String, Object> apiAdmin() {
}
@GetMapping("/api/root")
@PreAuthorize("hasAuthority('ROOT')")
public Map<String, Object> apiRoot() {
}
}4 綜合運用
4.1 許可權控制方案
下圖是基本的認證/授權控制方案，主要設計了認證授權伺服器上相關資料表的基本定義。可對照本文“2.1 生活例項”一節來理解。
4.2 在微服務架構中的應用
與常規服務架構不同，在微服務架構中，Authorization Server/Resource Server 是作為微服務存在的，使用者的登入可以通過API閘道器一次性完成，無需與無法跳轉至內網的 Authorization Server 來完成。
