了解 JWT 身份验证：Spring Security 的架构和 Go 实现

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设置 JWT 无状态身份验证（可在此处获取）后，我想通过识别关键组件及其交互来了解 Spring Security 抽象下发生的情况。为了让这种探索更有吸引力，我使用标准 HTTP 库在 Go 中重新实现了一个最小版本。通过分解三个核心流程 - 注册、令牌生成和受保护的资源访问 - 并在 Go 中重建它们，我开始将 Spring Security 的身份验证模式映射到更简单的组件。

这篇文章特别关注身份验证流程 - 系统如何验证用户身份 - 而不是授权。我们将使用序列图探索流程，这些序列图通过 Spring Security 架构中的不同组件跟踪请求。

主要部件

系统提供三个端点：

1. 用户注册：接受新用户的用户名和密码
2. 令牌生成（登录）：当用户使用有效凭据成功登录时创建 JWT 令牌
3. 受保护的访问：使经过身份验证的用户能够使用其令牌访问受保护的资源。 getAuthenticatedUser 端点作为示例，返回经过身份验证的令牌持有者的个人资料信息

在以下部分中，我将解释每个流程中涉及的核心组件，并为每个流程提供序列图。

注册流程

包含用户名和密码的注册请求通过 Spring Security 过滤器链，由于注册端点被配置为不需要在 SecurityConfiguration 中进行身份验证，因此在该过滤器链中进行的处理最少。然后请求通过 Spring 的 DispatcherServlet，后者根据 URL 模式将其路由到 UserController 中的适当方法。请求到达 UserController 的注册端点，其中用户信息与散列密码一起存储。

代币生成流程

包含用户名和密码的登录请求通过 Spring Security 过滤器链，其中发生最少的处理，因为此端点也配置为不需要在 SecurityConfiguration 中进行身份验证。请求通过 Spring 的 DispatcherServlet 移动到 UserController 的登录端点，该端点委托给 AuthenticationManager。使用 ApplicationConfiguration 中定义的配置 bean，AuthenticationManager 根据存储的凭据验证提供的凭据。身份验证成功后，UserController 使用 JwtService 生成包含用户信息和创建时间等元数据的 JWT 令牌，该令牌将返回给客户端以供后续经过身份验证的请求。

受保护的资源访问流程

成功的身份验证流程 (200)

身份验证流程失败 (401)

当授权标头中包含 JWT 令牌的请求到达时，它会通过 JwtAuthenticationFilter - 自定义定义的 OncePerRequestFilter - 它使用 JwtService 处理令牌。如果有效，过滤器将通过 ApplicationConfiguration 中配置的 UserDetailsS​​ervice 检索用户，并在 SecurityContextHolder 中设置身份验证。如果令牌丢失或无效，过滤器将允许请求继续，而无需设置身份验证。

在链的后面，AuthorizationFilter 检查请求是否通过 SecurityContextHolder 进行了正确的身份验证。当它检测到缺少身份验证时，它会抛出 AccessDeniedException。此异常由 ExceptionTranslationFilter 捕获，它检查用户是否是匿名的，并委托给 SecurityConfiguration 中配置的 JwtAuthenticationEntryPoint 返回 401 Unauthorized 响应。

如果所有过滤器都通过，请求将到达 Spring 的 DispatcherServlet，后者将其路由到 UserController 中的 getAuthenticatedUser 端点。此端点从过滤器链过程中填充的 SecurityContextHolder 检索经过身份验证的用户信息。

注意：Spring Security 采用丰富的过滤器和专用组件生态系统来处理各种安全问题。为了理解核心身份验证流程，我只关注 JWT 令牌验证和用户身份验证中的关键参与者。

Go 实现：映射组件

Go 实现通过映射到关键 Spring Security 组件的简化架构提供类似的功能：

过滤链

• 提供 Spring Security 过滤器链的最小版本
• 按顺序处理每个请求的过滤器
• 使用每个请求链实例（VirtualFilterChain）来实现线程安全

调度员

• 映射到 Spring 的 DispatcherServlet
• 安全过滤器处理后将请求路由到适当的处理程序

身份验证上下文

• 使用Go的上下文包来存储每个请求的身份验证状态
• 映射到 Spring 的 SecurityContextHolder

JwtFilter

• 直接相当于Spring的JwtAuthenticationFilter
• 提取并验证 JWT 令牌
• 成功验证后填充身份验证上下文

身份验证过滤器

• Spring的AuthorizationFilter的简化版
• 专注于身份验证
• 检查身份验证上下文，如果缺失则返回 401

JwtService

• 类似于Spring的JwtService
• 处理令牌生成和验证
• 使用相同的核心 JWT 操作，但配置更简单

测试覆盖率

两种实现都包括验证密钥身份验证场景的集成测试（auth_test.go 和 AuthTest.java）：

报名流程

• 使用有效凭据成功用户注册
• 重复的用户名注册尝试

登录流程

• 使用有效凭据成功登录
• 尝试使用不存在的用户名登录
• 尝试使用错误密码登录

受保护的资源访问

• 使用有效令牌成功访问
• 没有 auth header 的访问尝试
• 尝试使用无效令牌格式进行访问
• 使用过期令牌进行访问
• 尝试使用有效的令牌格式进行访问，但用户不存在

Java 实现包括详细注释，通过 Spring Security 的过滤器链解释每个测试场景的流程。使用等效组件在 Go 实现中复制这些相同的流程。

旅程总结

我通过将 Spring Security 的 JWT 身份验证分解为流程和测试用例来研究它。然后我将这些模式映射到 Go 组件。集成测试向我展示了请求如何流经 Spring Security 的过滤器链和组件。构建这些模式的简单版本帮助我理解了 Spring Security 的设计。测试证明两种实现都以相同的方式处理身份验证。通过分析、测试和重建，我对 Spring Security 的身份验证工作原理有了更深入的了解。

到这里，我们也就讲完了《了解 JWT 身份验证：Spring Security 的架构和 Go 实现》的内容了。个人认为，基础知识的学习和巩固，是为了更好的将其运用到项目中，欢迎关注golang学习网公众号，带你了解更多关于的知识点！