Spring Cloud 微服务中搭建 OAuth2.0 认证授权服务

在使用 Spring Cloud 体系来构建微服务的过程中，用户请求是通过网关(ZUUL 或 Spring APIGateway)以 HTTP 协议来传输信息，API 网关将自己注册为 Eureka 服务治理下的应用，同时也从 Eureka 服务中获取所有其他微服务的实例信息。搭建 OAuth2 认证授权服务，并不是给每个微服务调用，而是通过 API 网关进行统一调用来对网关后的微服务做前置过滤，所有的请求都必须先通过 API 网关，API 网关在进行路由转发之前对该请求进行前置校验，实现对微服务系统中的其他的服务接口的安全与权限校验。对于微服务安全认证授权机制一块，目前主流的解决方案有 OAuth2.0 与OIDC(OpenID Connect) 等标准协议。

OAuth2.0 授权模式

OAuth2 是一个开放授权标准协议，它允许用户让第三方应用访问该用户在某服务的特定私有资源，但是不提供账号密码信息给第三方应用。

+--------+ +---------------+ | |--(A)- Authorization Request ->| Resource | | | | Owner | | |<-(B)-- Authorization Grant ---| | | | +---------------+ | | | | +---------------+ | |--(C)-- Authorization Grant -->| Authorization | | Client | | Server | | |<-(D)----- Access Token -------| | | | +---------------+ | | | | +---------------+ | |--(E)----- Access Token ------>| Resource | | | | Server | | |<-(F)--- Protected Resource ---| | +--------+ +---------------+ Figure 1: Abstract Protocol Flow 

完整授权流程中有四个重要的角色[ RFC 6749 ]：

1. 资源拥有者（resource owner）：能授权访问受保护资源的一个实体，可以是一个人，那我们称之为最终用户；
2. 资源服务器（resource server）：存储受保护资源，客户端通过access token请求资源，资源服务器响应受保护资源给客户端；
3. 授权服务器（authorization server）：成功验证资源拥有者并获取授权之后，授权服务器颁发授权令牌（Access Token）给客户端。
4. 客户端（client）：第三方应用，也可以是它自己的官方应用；其本身不存储资源，而是资源拥有者授权通过后，使用它的授权（授权令牌）访问受保护资源，然后客户端把相应的数据展示出来/提交到服务器。

OAuth2.0 协议根据使用不同的适用场景，定义了用于四种授权模式。

Authorization code（授权码模式）

标准的 Server 授权模式，非常适合 Server 端的 Web 应用。一旦资源的拥有者授权访问他们的数据之后，他们将会被重定向到 Web 应用并在 URL 的查询参数中附带一个授权码（code）。在客户端里，该 code 用于请求访问令牌（access_token）。并且该令牌交换的过程是两个服务端之前完成的，防止其他人甚至是资源拥有者本人得到该令牌。另外，在该授权模式下可以通过 refresh_token 来刷新令牌以延长访问授权时间，也是最为复杂的一种方式。

Implicit Grant（隐式模式）

该模式是所有授权模式中最简单的一种，并为运行于浏览器中的脚本应用做了优化。当用户访问该应用时，服务端会立即生成一个新的访问令牌（access_token）并通过URL的#hash段传回客户端。这时，客户端就可以利用JavaScript等将其取出然后请求API接口。该模式不需要授权码（code），当然也不会提供refresh token以获得长期访问的入口。

Resource Owner Password Credentials（密码模式）

自己有一套用户体系，这种模式要求用户提供用户名和密码来交换访问令牌（access_token）。该模式仅用于非常值得信任的用户，例如API提供者本人所写的移动应用。虽然用户也要求提供密码，但并不需要存储在设备上。因为初始验证之后，只需将 OAuth 的令牌记录下来即可。如果用户希望取消授权，因为其真实密码并没有被记录，因此无需修改密码就可以立即取消授权。token本身也只是得到有限的授权，因此相比最传统的 username/password 授权，该模式依然更为安全。

Client Credentials（客户端模式）

没有用户的概念，一种基于 APP 的密钥直接进行授权，因此 APP 的权限非常大。它适合像数据库或存储服务器这种对 API 的访问需求。

备注：理解 OAuth 2.0

OAuth2.0 与 OpenID Connect 开源的框架

JAVA 中开源的认证与授权框架比较知名的有 Apereo CAS，Spring Cloud Security，JBoss 开源的 Keycloak 等（.NET IdentityServer4 ）。

Central Authentication Service (CAS) 通常称为 CAS。 CAS是一种针对Web的企业多语言单点登录解决方案，并尝试成为您的身份验证和授权需求的综合平台。

下面是官方的一段简述：

CAS Enterprise Single Sign-On

• Spring Webflow/Spring Boot Java server component.
• 可拔插认证支持 (LDAP, Database, X.509, SPNEGO, JAAS, JWT, RADIUS, MongoDb, etc)
• 多种协议支持 (CAS, SAML, WS-Federation, OAuth2, OpenID, OpenID Connect, REST)
• 通过各种提供商支持多因素身份验证 (Duo Security, FIDO U2F, YubiKey, Google Authenticator, Microsoft Azure, Authy etc)
• 支持外部提供者的委托认证，例如： ADFS, Facebook, Twitter, SAML2 IdPs, etc.
• Built-in support for password management, notifications, terms of use and impersonation.
• Support for attribute release including user consent.
• 实时监控和跟踪应用程序行为，统计信息和日志。
• 用特定的认证策略管理和注册客户端应用程序和服务。
• 跨平台的客户端支持 (Java, .Net, PHP, Perl, Apache, etc).
• Integrations with InCommon, Box, Office365, ServiceNow, Salesforce, Workday, WebAdvisor, Drupal, Blackboard, Moodle, Google Apps, etc.

Spring Security OAuth 是建立在 Spring Security 的基础之上 OAuth2.0 协议实现的一个类库，它提供了构建 Authorization Server、Resource Server 和 Client 三种 Spring 应用程序角色所需要的功能。

Keycloak 官方语言来解释，“为现代应用系统和服务提供开源的鉴权和授权访问控制管理”。Keycloak 实现了OpenID，Auth2.0，SAML单点登录协议，同时提供LDAP和Active Directory，以及OpenID Connect, SAML2.0 IdPs，Github，Google 等第三方登录适配功能，能够做到非常简单的开箱即用。

备注：从 4.1 版开始，Spring Boot starter 将基于 Spring Boot 2 adapter。如果您使用的是较旧的 Spring Boot 版本，则可以使用 keycloak-legacy-spring-boot-starter。

Spring Security OAuth2 框架

下面使用 Spring Security OAuth2 为 Spring Cloud 搭建认证授权服务（能够更好的集成到 Spring Cloud 体系中）。

• ClientDetailsServiceConfigurer：定义客户详细信息服务的配置器。客户端详细信息可以被初始化，或者您可以直接引用一个现有的存储。（client_id ，client_secret，redirect_uri 等配置信息）。
• AuthorizationServerSecurityConfigurer：用来配置令牌端点的安全约束。
• AuthorizationServerEndpointsConfigurer：用来配置授权以及令牌的访问端点和令牌服务（比如：配置令牌的签名与存储方式）

Authorization Server

在 Authorization Server 的角色中 Spring Security OAuth2 定义了 AuthorizationServerConfigurerAdapter 配置类

public class AuthorizationServerConfigurerAdapter implements AuthorizationServerConfigurer { public AuthorizationServerConfigurerAdapter() { } public void configure(AuthorizationServerSecurityConfigurer security) throws Exception { } public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception { } public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) throws Exception { } } 

• ClientDetailsServiceConfigurer：用来配置客户端详情信息，一般使用数据库来存储或读取应用配置的详情信息（client_id ，client_secret，redirect_uri 等配置信息）。
• AuthorizationServerSecurityConfigurer：用来配置令牌端点(Token Endpoint)的安全与权限访问。
• AuthorizationServerEndpointsConfigurer：用来配置授权以及令牌（Token）的访问端点和令牌服务（比如：配置令牌的签名与存储方式）
• Resource Server
• 在 Resource Server 的角色中 Spring Security OAuth2 定义了 ResourceServerConfigurerAdapter 配置类

public class ResourceServerConfigurerAdapter implements ResourceServerConfigurer { public ResourceServerConfigurerAdapter() { } public void configure(ResourceServerSecurityConfigurer resources) throws Exception { } public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { ((AuthorizedUrl)http.authorizeRequests().anyRequest()).authenticated(); } } 

public class ResourceServerConfigurerAdapter implements ResourceServerConfigurer { public ResourceServerConfigurerAdapter() { } public void configure(ResourceServerSecurityConfigurer resources) throws Exception { } public void configure(HttpSecurity http) throws Exception { ((AuthorizedUrl)http.authorizeRequests().anyRequest()).authenticated(); } }