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使用 Spring Security 實現一次性令牌身份驗證

DDD

Dec 04, 2024 pm 05:11 PM

Implementing One-Time Token Authentication with Spring Security

在當今的數位環境中，提供安全且使用者友好的身份驗證方法至關重要。一種越來越流行的方法是一次性令牌 (OTT) 身份驗證，通常以透過電子郵件發送的「魔術連結」的形式實現。 Spring Security 6.4.0 為 OTT 身份驗證提供強大的內建支持，包括即用型實現。在這份綜合指南中，我們將探討如何使用內建解決方案和自訂實作來實現安全的 OTT 身份驗證。

了解一次性令牌與一次性密碼

在深入實施之前，了解一次性令牌 (OTT) 與一次性密碼 (OTP) 的差異非常重要。雖然 OTP 系統通常需要初始設定並依賴外部工具來產生密碼，但從使用者角度來看，OTT 系統更簡單 - 它們會收到可用於身份驗證的唯一令牌（通常透過電子郵件）。

主要差異包括：

OTT 不需要初始使用者設定
令牌由您的應用程式產生和交付
每個令牌通常只能使用一次，並在設定時間後過期

可用的內建實現

Spring Security 提供了 OneTimeTokenService 的兩種實作：

InMemoryOneTimeTokenService:
- 將令牌儲存在記憶體中
- 非常適合開發和測試
- 不適合生產或叢集環境
- 應用程式重新啟動時令牌會遺失
JdbcOneTimeTokenService:
- 將令牌儲存在資料庫中
- 適合生產使用
- 在叢集環境中工作
- 具有自動清理功能的持久性儲存

使用 InMemoryOneTimeTokenService

以下是如何實現更簡單的記憶體解決方案：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {
    @Bean
    public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                .requestMatchers("/login/**", "/ott/**").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
            )
            .formLogin(Customizer.withDefaults())
            .oneTimeTokenLogin(Customizer.withDefaults());  // Uses InMemoryOneTimeTokenService by default

        return http.build();
    }
}

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使用 JdbcOneTimeTokenService

對於生產環境，使用 JDBC 實作：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {
    @Autowired
    JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @Bean
    public OneTimeTokenService oneTimeTokenService() {
        return new JdbcOneTimeTokenService(jdbcTemplate);
    }

    @Bean
    public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                .requestMatchers("/login/**", "/ott/**").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
            )
            .formLogin(Customizer.withDefaults())
            .oneTimeTokenLogin(Customizer.withDefaults());

        return http.build();
    }
}

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JdbcOneTimeTokenService 所需的表格結構：

CREATE TABLE one_time_tokens (
    token_value VARCHAR(255) PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(255) NOT NULL,
    issued_at TIMESTAMP NOT NULL,
    expires_at TIMESTAMP NOT NULL,
    used BOOLEAN NOT NULL
);

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客製化實施

為了更好地控制令牌產生和驗證過程，您可以建立自訂實作：

1. Token實體和儲存庫

@Entity
@Table(name = "one_time_tokens")
public class OneTimeToken {
    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;

    private String tokenValue;
    private String username;
    private LocalDateTime createdAt;
    private LocalDateTime expiresAt;
    private boolean used;

    // Getters and setters omitted for brevity
}

@Repository
public interface OneTimeTokenRepository extends JpaRepository<OneTimeToken, Long> {
    Optional<OneTimeToken> findByTokenValueAndUsedFalse(String tokenValue);
    void deleteByExpiresAtBefore(LocalDateTime dateTime);
}

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2. 自訂令牌服務

@Service
@Transactional
public class PersistentOneTimeTokenService implements OneTimeTokenService {
    private static final int TOKEN_VALIDITY_MINUTES = 15;

    @Autowired
    private OneTimeTokenRepository tokenRepository;

    @Override
    public OneTimeToken generate(GenerateOneTimeTokenRequest request) {
        String tokenValue = UUID.randomUUID().toString();
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

        OneTimeToken token = new OneTimeToken();
        token.setTokenValue(tokenValue);
        token.setUsername(request.getUsername());
        token.setCreatedAt(now);
        token.setExpiresAt(now.plusMinutes(TOKEN_VALIDITY_MINUTES));
        token.setUsed(false);

        return return new DefaultOneTimeToken(token.getTokenValue(),token.getUsername(), Instant.now());
    }

    @Override
    public Authentication consume(ConsumeOneTimeTokenRequest request) {
        OneTimeToken token = tokenRepository.findByTokenValueAndUsedFalse(request.getTokenValue())
            .orElseThrow(() -> new BadCredentialsException("Invalid or expired token"));

        if (token.getExpiresAt().isBefore(LocalDateTime.now())) {
            throw new BadCredentialsException("Token has expired");
        }

        token.setUsed(true);
        tokenRepository.save(token);

        UserDetails userDetails = loadUserByUsername(token.getUsername());
        return new UsernamePasswordAuthenticationToken(
            userDetails, null, userDetails.getAuthorities());
    }
}

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實施令牌交付

Spring Security 不處理令牌傳遞，因此您需要實現它：

@Component
public class EmailMagicLinkHandler implements OneTimeTokenGenerationSuccessHandler {
    @Autowired
    private JavaMailSender mailSender;

    private final OneTimeTokenGenerationSuccessHandler redirectHandler = 
        new RedirectOneTimeTokenGenerationSuccessHandler("/ott/check-email");

    @Override
    public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, 
                      OneTimeToken token) throws IOException, ServletException {
        String magicLink = UriComponentsBuilder.fromHttpUrl(UrlUtils.buildFullRequestUrl(request))
            .replacePath(request.getContextPath())
            .replaceQuery(null)
            .fragment(null)
            .path("/login/ott")
            .queryParam("token", token.getTokenValue())
            .toUriString();

        SimpleMailMessage message = new SimpleMailMessage();
        message.setTo(getUserEmail(token.getUsername()));
        message.setSubject("Your Sign-in Link");
        message.setText("Click here to sign in: " + magicLink);

        mailSender.send(message);
        redirectHandler.handle(request, response, token);
    }
}

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自訂 URL 和頁面

Spring Security 提供了多種自訂選項：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {
    @Bean
    public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                .requestMatchers("/login/**", "/ott/**").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
            )
            .formLogin(Customizer.withDefaults())
            .oneTimeTokenLogin(Customizer.withDefaults());  // Uses InMemoryOneTimeTokenService by default

        return http.build();
    }
}

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生產注意事項

在生產中部署 OTT 驗證時：

選出正確的實作
- 使用 JdbcOneTimeTokenService 或自訂實作進行生產
- InMemoryOneTimeTokenService 只能用於開發/測試
設定電子郵件傳送

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {
    @Autowired
    JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @Bean
    public OneTimeTokenService oneTimeTokenService() {
        return new JdbcOneTimeTokenService(jdbcTemplate);
    }

    @Bean
    public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeHttpRequests(auth -> auth
                .requestMatchers("/login/**", "/ott/**").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
            )
            .formLogin(Customizer.withDefaults())
            .oneTimeTokenLogin(Customizer.withDefaults());

        return http.build();
    }
}

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