SpringSecurity系列之降低 RememberMe 的安全風險
在上篇文章中，我們提到了 Spring Boot 自動登錄存在的一些安全風險，在實際應用中，我們肯定要把這些安全風險降到最低，今天就來和大家聊一聊如何降低安全風險的問題。
降低安全風險，我主要從兩個方面來給大家介紹：
- 持久化令牌方案
- 二次校驗
當然，還是老規矩，閱讀本文一定先閱讀本系列前面的文章，這有助于更好的理解本文：
好了，我們就不廢話了，來看今天的文章。
1.持久化令牌
1.1 原理
要理解持久化令牌，一定要先搞明白自動登錄的基本玩法，參考(Spring Boot + Spring Security 實現自動登錄功能)。
持久化令牌就是在基本的自動登錄功能基礎上，又增加了新的校驗參數，來提高系統的安全性，這一些都是由開發者在后臺完成的，對于用戶來說，登錄體驗和普通的自動登錄體驗是一樣的。
在持久化令牌中，新增了兩個經過 MD5 散列函數計算的校驗參數，一個是 series，另一個是 token。其中，series 只有當用戶在使用用戶名/密碼登錄時，才會生成或者更新，而 token 只要有新的會話，就會重新生成，這樣就可以避免一個用戶同時在多端登錄，就像手機 QQ ，一個手機上登錄了，就會踢掉另外一個手機的登錄，這樣用戶就會很容易發現賬戶是否泄漏(之前看到松哥交流群里有小伙伴在討論如何禁止多端登錄，其實就可以借鑒這里的思路)。
持久化令牌的具體處理類在 PersistentTokenBasedRememberMeServices 中，上篇文章我們講到的自動化登錄具體的處理類是在 TokenBasedRememberMeServices 中，它們有一個共同的父類：
而用來保存令牌的處理類則是 PersistentRememberMeToken，該類的定義也很簡潔命令：
- public class PersistentRememberMeToken {
- private final String username;
- private final String series;
- private final String tokenValue;
- private final Date date;
- //省略 getter
- }
這里的 Date 表示上一次使用自動登錄的時間。
1.2 代碼演示
接下來，我通過代碼來給大家演示一下持久化令牌的具體用法。
首先我們需要一張表來記錄令牌信息，這張表我們可以完全自定義，也可以使用系統默認提供的 JDBC 來操作，如果使用默認的 JDBC，即 JdbcTokenRepositoryImpl，我們可以來分析一下該類的定義：
- public class JdbcTokenRepositoryImpl extends JdbcDaoSupport implements
- PersistentTokenRepository {
- public static final String CREATE_TABLE_SQL = "create table persistent_logins (username varchar(64) not null, series varchar(64) primary key, "
- + "token varchar(64) not null, last_used timestamp not null)";
- public static final String DEF_TOKEN_BY_SERIES_SQL = "select username,series,token,last_used from persistent_logins where series = ?";
- public static final String DEF_INSERT_TOKEN_SQL = "insert into persistent_logins (username, series, token, last_used) values(?,?,?,?)";
- public static final String DEF_UPDATE_TOKEN_SQL = "update persistent_logins set token = ?, last_used = ? where series = ?";
- public static final String DEF_REMOVE_USER_TOKENS_SQL = "delete from persistent_logins where username = ?";
- }
根據這段 SQL 定義，我們就可以分析出來表的結構，松哥這里給出一段 SQL 腳本：
- CREATE TABLE `persistent_logins` (
- `username` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,
- `series` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,
- `token` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,
- `last_used` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
- PRIMARY KEY (`series`)
- ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;
首先我們在數據庫中準備好這張表。
既然要連接數據庫，我們還需要準備 jdbc 和 mysql 依賴，如下：
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.boot</groupId>
- <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
- </dependency>
- <dependency>
- <groupId>mysql</groupId>
- <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
- </dependency>
然后修改 application.properties ，配置數據庫連接信息：
- spring.datasource.url=jdbc:mysql:///oauth2?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=Asia/Shanghai
- spring.datasource.username=root
- spring.datasource.password=123
接下來，我們修改 SecurityConfig，如下：
- @Autowired
- DataSource dataSource;
- @Bean
- JdbcTokenRepositoryImpl jdbcTokenRepository() {
- JdbcTokenRepositoryImpl jdbcTokenRepository = new JdbcTokenRepositoryImpl();
- jdbcTokenRepository.setDataSource(dataSource);
- return jdbcTokenRepository;
- }
- @Override
- protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
- http.authorizeRequests()
- .anyRequest().authenticated()
- .and()
- .formLogin()
- .and()
- .rememberMe()
- .key("javaboy")
- .tokenRepository(jdbcTokenRepository())
- .and()
- .csrf().disable();
- }
提供一個 JdbcTokenRepositoryImpl 實例，并給其配置 DataSource 數據源，最后通過 tokenRepository 將 JdbcTokenRepositoryImpl 實例納入配置中。
OK，做完這一切，我們就可以測試了。
1.3 測試
我們還是先去訪問 /hello 接口，此時會自動跳轉到登錄頁面，然后我們執行登錄操作，記得勾選上“記住我”這個選項，登錄成功后，我們可以重啟服務器、然后關閉瀏覽器再打開，再去訪問 /hello 接口，發現依然能夠訪問到，說明我們的持久化令牌配置已經生效。
查看 remember-me 的令牌，如下：
這個令牌經過解析之后，格式如下：
- emhqATk3ZDBdR8862WP4Ig%3D%3D:ZAEv6EIWqA7CkGbYewCh8g%3D%3D
這其中，%3D 表示 =，所以上面的字符實際上可以翻譯成下面這樣：
- emhqATk3ZDBdR8862WP4Ig==:ZAEv6EIWqA7CkGbYewCh8g==
此時，查看數據庫，我們發現之前的表中生成了一條記錄：
數據庫中的記錄和我們看到的 remember-me 令牌解析后是一致的。
1.4 源碼分析
這里的源碼分析和上篇文章的流程基本一致，只不過實現類變了，也就是生成令牌/解析令牌的實現變了，所以這里我主要和大家展示不一樣的地方，流程問題，大家可以參考上篇文章。
這次的實現類主要是：PersistentTokenBasedRememberMeServices，我們先來看里邊幾個和令牌生成相關的方法：
- protected void onLoginSuccess(HttpServletRequest request,
- HttpServletResponse response, Authentication successfulAuthentication) {
- String username = successfulAuthentication.getName();
- PersistentRememberMeToken persistentToken = new PersistentRememberMeToken(
- username, generateSeriesData(), generateTokenData(), new Date());
- tokenRepository.createNewToken(persistentToken);
- addCookie(persistentToken, request, response);
- }
- protected String generateSeriesData() {
- byte[] newSeries = new byte[seriesLength];
- random.nextBytes(newSeries);
- return new String(Base64.getEncoder().encode(newSeries));
- }
- protected String generateTokenData() {
- byte[] newToken = new byte[tokenLength];
- random.nextBytes(newToken);
- return new String(Base64.getEncoder().encode(newToken));
- }
- private void addCookie(PersistentRememberMeToken token, HttpServletRequest request,
- HttpServletResponse response) {
- setCookie(new String[] { token.getSeries(), token.getTokenValue() },
- getTokenValiditySeconds(), request, response);
- }
可以看到：
- 在登錄成功后，首先還是獲取到用戶名，即 username。
- 接下來構造一個 PersistentRememberMeToken 實例，generateSeriesData 和 generateTokenData 方法分別用來獲取 series 和 token，具體的生成過程實際上就是調用 SecureRandom 生成隨機數再進行 Base64 編碼，不同于我們以前用的 Math.random 或者 java.util.Random 這種偽隨機數，SecureRandom 則采用的是類似于密碼學的隨機數生成規則，其輸出結果較難預測，適合在登錄這樣的場景下使用。
- 調用 tokenRepository 實例中的 createNewToken 方法，tokenRepository 實際上就是我們一開始配置的 JdbcTokenRepositoryImpl，所以這行代碼實際上就是將 PersistentRememberMeToken 存入數據庫中。
- 最后 addCookie，大家可以看到，就是添加了 series 和 token。
這是令牌生成的過程，還有令牌校驗的過程，也在該類中，方法是：processAutoLoginCookie：
- protected UserDetails processAutoLoginCookie(String[] cookieTokens,
- HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
- final String presentedSeries = cookieTokens[0];
- final String presentedToken = cookieTokens[1];
- PersistentRememberMeToken token = tokenRepository
- .getTokenForSeries(presentedSeries);
- if (!presentedToken.equals(token.getTokenValue())) {
- tokenRepository.removeUserTokens(token.getUsername());
- throw new CookieTheftException(
- messages.getMessage(
- "PersistentTokenBasedRememberMeServices.cookieStolen",
- "Invalid remember-me token (Series/token) mismatch. Implies previous cookie theft attack."));
- }
- if (token.getDate().getTime() + getTokenValiditySeconds() * 1000L < System
- .currentTimeMillis()) {
- throw new RememberMeAuthenticationException("Remember-me login has expired");
- }
- PersistentRememberMeToken newToken = new PersistentRememberMeToken(
- token.getUsername(), token.getSeries(), generateTokenData(), new Date());
- tokenRepository.updateToken(newToken.getSeries(), newToken.getTokenValue(),
- newToken.getDate());
- addCookie(newToken, request, response);
- return getUserDetailsService().loadUserByUsername(token.getUsername());
- }
這段邏輯也比較簡單：
首先從前端傳來的 cookie 中解析出 series 和 token。
根據 series 從數據庫中查詢出一個 PersistentRememberMeToken 實例。
如果查出來的 token 和前端傳來的 token 不相同，說明賬號可能被人盜用(別人用你的令牌登錄之后，token 會變)。此時根據用戶名移除相關的 token，相當于必須要重新輸入用戶名密碼登錄才能獲取新的自動登錄權限。
接下來校驗 token 是否過期。
構造新的 PersistentRememberMeToken 對象，并且更新數據庫中的 token(這就是我們文章開頭說的，新的會話都會對應一個新的 token)。
將新的令牌重新添加到 cookie 中返回。
根據用戶名查詢用戶信息，再走一波登錄流程。
OK，這里和小伙伴們簡單理了一下令牌生成和校驗的過程，具體的流程，大家可以參考上篇文章。
2.二次校驗
相比于上篇文章，持久化令牌的方式其實已經安全很多了，但是依然存在用戶身份被盜用的問題，這個問題實際上很難完美解決，我們能做的，只能是當發生用戶身份被盜用這樣的事情時，將損失降低到最小。
因此，我們來看下另一種方案，就是二次校驗。
二次校驗這塊，實現起來要稍微復雜一點，我先來和大家說說思路。
為了讓用戶使用方便，我們開通了自動登錄功能，但是自動登錄功能又帶來了安全風險，一個規避的辦法就是如果用戶使用了自動登錄功能，我們可以只讓他做一些常規的不敏感操作，例如數據瀏覽、查看，但是不允許他做任何修改、刪除操作，如果用戶點擊了修改、刪除按鈕，我們可以跳轉回登錄頁面，讓用戶重新輸入密碼確認身份，然后再允許他執行敏感操作。
這個功能在 Shiro 中有一個比較方便的過濾器可以配置，Spring Security 當然也一樣，例如我現在提供三個訪問接口：
- @RestController
- public class HelloController {
- @GetMapping("/hello")
- public String hello() {
- return "hello";
- }
- @GetMapping("/admin")
- public String admin() {
- return "admin";
- }
- @GetMapping("/rememberme")
- public String rememberme() {
- return "rememberme";
- }
- }
- 第一個 /hello 接口，只要認證后就可以訪問，無論是通過用戶名密碼認證還是通過自動登錄認證，只要認證了，就可以訪問。
- 第二個 /admin 接口，必須要用戶名密碼認證之后才能訪問，如果用戶是通過自動登錄認證的，則必須重新輸入用戶名密碼才能訪問該接口。
- 第三個 /rememberme 接口，必須是通過自動登錄認證后才能訪問，如果用戶是通過用戶名/密碼認證的，則無法訪問該接口。
好了，我們來看下接口的訪問要怎么配置：
- @Override
- protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
- http.authorizeRequests()
- .antMatchers("/rememberme").rememberMe()
- .antMatchers("/admin").fullyAuthenticated()
- .anyRequest().authenticated()
- .and()
- .formLogin()
- .and()
- .rememberMe()
- .key("javaboy")
- .tokenRepository(jdbcTokenRepository())
- .and()
- .csrf().disable();
- }
可以看到：
- /rememberme 接口是需要 rememberMe 才能訪問。
- /admin 是需要 fullyAuthenticated，fullyAuthenticated 不同于 authenticated，fullyAuthenticated 不包含自動登錄的形式，而 authenticated 包含自動登錄的形式。
- 最后剩余的接口(/hello)都是 authenticated 就能訪問。
OK，配置完成后，重啟測試，測試過程我就不再贅述了。
好了，今天從兩個方面和小伙伴們分享了在 Spring Boot 自動登錄中，如何降低系統風險，感興趣的小伙伴趕快試一把吧～
