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使用 Spring Security 实现一次性令牌身份验证

DDD

Dec 04, 2024 pm 05:11 PM

Implementing One-Time Token Authentication with Spring Security

在当今的数字环境中，提供安全且用户友好的身份验证方法至关重要。一种越来越流行的方法是一次性令牌 (OTT) 身份验证，通常以通过电子邮件发送的“魔术链接”的形式实现。 Spring Security 6.4.0 为 OTT 身份验证提供强大的内置支持，包括即用型实现。在这份综合指南中，我们将探讨如何使用内置解决方案和自定义实现来实现安全的 OTT 身份验证。

了解一次性令牌与一次性密码

在深入实施之前，了解一次性令牌 (OTT) 与一次性密码 (OTP) 的不同非常重要。虽然 OTP 系统通常需要初始设置并依赖外部工具来生成密码，但从用户角度来看，OTT 系统更简单 - 它们会收到可用于身份验证的唯一令牌（通常通过电子邮件）。

主要区别包括：

OTT 不需要初始用户设置
令牌由您的应用程序生成和交付
每个令牌通常只能使用一次，并在设定时间后过期

可用的内置实现

Spring Security 提供了 OneTimeTokenService 的两种实现：

InMemoryOneTimeTokenService:
- 将令牌存储在内存中
- 非常适合开发和测试
- 不适合生产或集群环境
- 应用程序重新启动时令牌会丢失
JdbcOneTimeTokenService:
- 将令牌存储在数据库中
- 适合生产使用
- 在集群环境中工作
- 具有自动清理功能的持久存储

使用 InMemoryOneTimeTokenService

以下是如何实现更简单的内存解决方案：

@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

对于生产环境，使用 JDBC 实现：

@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 所需的表结构：

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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定制实施

为了更好地控制令牌生成和验证过程，您可以创建自定义实现：

1. Token实体和存储库

@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. 自定义令牌服务

@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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实施令牌交付

Spring Security 不处理令牌传递，因此您需要实现它：

@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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自定义 URL 和页面

Spring Security 提供了多种自定义选项：

@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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生产注意事项

在生产中部署 OTT 身份验证时：

选择正确的实施
- 使用 JdbcOneTimeTokenService 或自定义实现进行生产
- InMemoryOneTimeTokenService 只能用于开发/测试
配置电子邮件传送

@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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