Spring Security 常见过滤器梳理

Spring Security，作为Java平台上的一个强大且灵活的安全框架，为Web应用程序提供了全面的安全解决方案，包括认证、授权、加密、会话管理等。其核心机制之一就是过滤器链（Filter Chain），该机制允许开发者通过一系列精心设计的过滤器来控制和保护HTTP请求的处理过程。本文将深入介绍Spring Security中一些关键过滤器的功能及其在安全体系中的角色。

一 引言

Spring Security的过滤器链遵循Servlet规范，通过在应用启动时注册一系列的过滤器来拦截HTTP请求，每个过滤器都有明确的职责，共同构建起一套完整的安全防护体系。这些过滤器的执行顺序至关重要，它们依次检查并处理请求，直至请求到达最终的目标处理器或因某个条件未满足而被拒绝。

二 核心过滤器介绍

1. SecurityContextPersistenceFilter

功能：此过滤器负责在每个请求的开始和结束时维护SecurityContext（安全上下文）。它尝试从会话或请求中恢复已有的SecurityContext，并在请求结束时将其存回。这是维持用户认证状态的关键组件。

2. LogoutFilter

功能：处理用户的注销请求，如/logout URL。它会清除用户的会话信息、安全上下文以及可能的Remember-Me cookie，确保用户完全退出系统。

3. UsernamePasswordAuthenticationFilter

功能：处理基于表单的登录认证请求，通常与loginProcessingUrl配置的URL关联。它负责解析提交的用户名和密码，并尝试认证用户。成功后，它会将认证信息设置到SecurityContext中。

4. DefaultLoginPageGeneratingFilter / DefaultLogoutPageGeneratingFilter

功能：前者负责生成默认的登录页面，后者负责生成默认的注销登录页面。

5. BasicAuthenticationFilter

功能：处理HTTP Basic认证，当请求头中携带Authorization头时，该过滤器会提取并验证这些凭据，用于简单的API认证场景。

6. RememberMeAuthenticationFilter

功能：实现“记住我”功能，根据cookie中的令牌自动登录用户。它使用Remember-Me服务来验证令牌的有效性，并据此恢复用户的身份信息。

7. AnonymousAuthenticationFilter

功能：为未认证的用户提供一个匿名身份，确保即使未登录的用户也有一个可以识别的Principal，便于授权决策。

8. SessionManagementFilter

功能：管理会话生命周期，支持会话固定防护、并发会话控制等功能。它与SessionRegistry等组件协作，确保会话安全。

9. ExceptionTranslationFilter

功能：捕获由其他过滤器抛出的异常，并将安全相关的异常转换为HTTP响应，如重定向到登录页面或显示错误信息。

10. AuthorizationFilter

功能：核心的授权过滤器（以前旧版是 FilterSecurityInterceptor），基于配置的访问规则（如表达式语言或访问决策管理器）决定是否允许请求继续。它执行访问控制列表（ACL）检查，决定是否授予访问权限。

三 高级和定制化过滤器

除上述基础过滤器外，Spring Security还支持多种高级功能，如OAuth2、JWT、X509证书认证等，它们各自有对应的过滤器和配置接口。

• OAuth2LoginConfigurer 和 OAuth2AuthorizationServerConfigurer：分别用于实现OAuth2客户端认证和作为OAuth2授权服务器。
• JwtConfigurer：处理JWT令牌的验证和解析，支持无状态认证。
• X509Configurer：处理基于X.509证书的客户端身份验证，适用于企业内部的HTTPS通信。
• CsrfFilter：提供跨站请求伪造（CSRF）的防护机制。

四 配置与定制

Spring Security提供了高度可定制的配置方式，通过Java配置类或XML配置来调整过滤器链。从Spring Security 5.7.0-M2开始，WebSecurityConfigurerAdapter被废弃，推荐使用功能性配置方式，如下面的示例所示：

@Bean
SecurityFilterChain securityFilterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
    http
            .authorizeHttpRequests(a ->
                    a
                            .anyRequest().authenticated())
            .formLogin(f -> f
                    .usernameParameter("uname")
                    .passwordParameter("password")
                    .loginPage("/login.html")
                    .loginProcessingUrl("/login")
                    .successHandler(successHandler())
                    .failureHandler((request, response, exception) -> {
                        response.getWriter().write("error");
                    })
                    .permitAll())
            .logout(l -> l
                    .logoutRequestMatcher(new OrRequestMatcher(
                            new AntPathRequestMatcher("/logout1", "GET"),
                            new AntPathRequestMatcher("/logout2", "POST")))
                    .defaultLogoutSuccessHandlerFor((request, response, authentication) -> {
                        response.getWriter().write("logout1-logout");
                    }, new AntPathRequestMatcher("/logout1", "GET"))
                    .defaultLogoutSuccessHandlerFor((request, response, authentication) -> {
                        response.getWriter().write("logout2-logout");
                    }, new AntPathRequestMatcher("/logout2", "POST"))
                    .invalidateHttpSession(true)
                    .deleteCookies()
                    .clearAuthentication(true)
                    .permitAll())
            .csrf(c -> c.disable());
    return http.build();
}

这段代码演示了基本的配置，包括允许公共资源访问、定义登录页面、启用表单登录和注销功能。更复杂的配置如OAuth2、JWT等，则需要进一步引入相应的配置类和方法。

五 结语

Spring Security的过滤器链机制为开发者提供了一种灵活且强大的方式来保护应用程序。通过深入理解每个过滤器的作用和它们之间的协作方式，开发者可以精确控制应用的访问控制策略，实现既安全又易用的系统。随着Spring Security的不断演进，更多高级安全特性被引入，使得它成为现代Web应用安全架构中不可或缺的一部分。