SpringCloud Gateway 身份认证

使用SpringCloud技术栈搭建微服务集群，可以选择的组件比较多，由于有些组件已经闭源或停更，这里主要选用spring-cloud-alibaba作为我们的技术栈。

服务注册与发现： nacos-discovery
统一配置管理：nacos-config
微服务网关：spring cloud gateway

由于nacos本身就已经是完备的服务，故参考官方文档直接安装使用就可以，这里重点介绍如何使用SpringCloud Gateway实现路由转发和身份认证。

一、微服务架构

微服务架构

所有的请求先通过nginx进行负载和转发
API Gateway负责进行微服务内的路由转发和身份认证

二、实现路由转发

1. 引入gateway包

1<dependency>
2    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
3    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
4</dependency>

需要注意的是：如果启动时报错，提示在依赖中发现的springMvc与gateway不能兼容，需要删除spring-boot-starter-web相关引用

1**********************************************************
2
3Spring MVC found on classpath, which is incompatible with Spring Cloud Gateway at this time. Please remove spring-boot-starter-web dependency.
4
5**********************************************************

2. 添加启动类

1@EnableDiscoveryClient
2@SpringBootApplication
3public class GatewayApplication {
4
5    public static void main(String[] args) {
6        SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
7    }
8}

@EnableDiscoveryClient 用于集群下的服务注册与发现

3. 配置路由表

配置文件最好选用YAML，结构清晰易读

1spring:
2  application:
3    name: cloud-api #服务名
4  cloud:
5    nacos:
6      discovery:
7        server-addr: 127.0.0.1:8848 # nacos服务器地址
8    gateway:
9      routes:
10        - id: cloud-user
11          uri: lb://cloud-user  # 后端服务名
12          predicates:
13            - Path=/user/**   # 路由地址
14          filters:
15            - StripPrefix=1 # 去掉前缀
16
17server:
18  port: 8000
19
20# 用于actuator暴露监控指标
21management:
22  endpoints:
23    web:
24      exposure:
25        include: "*"
26

StripPrefix=1 用于在路由转发时去掉前缀地址，若无则将前缀一起转发给后端服务，比如：

请求地址为：http://localhost:8000/user/home 在没有加StripPrefix时，转发给后端服务地址为：http://{cloud-user}/user/home，否则为**http://{cloud-user}/home**

management 配置用于暴露监控指标，可请求 http://localhost:8000/actuator/gateway/routes 获取所有的映射路由

三、实现身份认证

在分布式系统中有三种常用的身份认证方式：

1.使用Session，可使用spring security来实现Session的管理，使用redis来存储会话状态，客户端的sessionID需要cookie来存储

Session时序图

优点：

使用方便，客户端无感知
安全性高
会话管理支持较好

缺点：

对客户端应用支持不友好
无法实现跨站跨端共享
实现方式相对复杂
需要客户端Cookie支持

2.使用Token，由服务端签发，并将用户信息存储在redis中，客户端每次请求都带上进行验证

token时序图

优点：

对多端共享支持友好
对多端共享会话支持友好
实现方式相对简单
安全性高
无须Cookie支持

缺点：

会话过期时间维护较复杂
服务端需要维持会话状态

3.使用JWT，由服务端签发且不保存会话状态，客户端每次请求都需要验证合法性

jwt时序

优点：

对多端共享支持友好
对多端共享会话支持友好
服务端无会话状态
无须Cookie支持
可携带载荷数据

缺点：

会话过期时间维护较复杂
默认情况下，安全性较低
一旦签发无法撤销，或撤销较复杂

简单token验证

本例子的token是uuid生成随机码的方式，没有使用算法做验证，这样有可能导致客户端穷举token，不断查询redis造成风险。在生产环境中可使用一定算法进行token签发（如加密解密，有效时间戳等），保证伪造token对服务器的影响降到最低。

1. 用户登陆保存session状态

1@Service
2public class Session {
3
4    @Autowired
5    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
6
7    Long expireTime = 10800L;
8
9    /**
10     * 保存session
11     * @param loginUser
12     */
13    public void saveSession(LoginUser loginUser) {
14        String key = String.format("login:user:%s", loginUser.userToken);
15
16        redisTemplate.opsForValue().set(key, JSON.toJSONString(loginUser),
17                expireTime, TimeUnit.SECONDS);
18    }
19
20    /**
21     * 获取session
22     * @param token
23     * @return
24     */
25    public LoginUser getSession(String token){
26        String key = String.format("login:user:%s", token);
27
28        String s = redisTemplate.opsForValue().get(key);
29        if (Strings.isEmpty(s)){
30            return null;
31        }
32
33        return JSON.parseObject(s, LoginUser.class);
34    }
35}

保存会话状态时，需要设置过期时间，且不宜过长或过短。如进一步思考如何刷新会话过期时间。

2. 增加AuthCheckFilter，拦截路由请求

1@Slf4j
2@Component
3public class AuthCheckFilter extends AbstractGatewayFilterFactory {
4
5    @Autowired
6    private Session session;
7
8    @Override
9    public GatewayFilter apply(Object config) {
10        return (exchange, chain) -> {
11
12            ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
13            ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
14
15            // 1. 获取token
16            String token = request.getHeaders().getFirst("token");
17
18            log.info("当前请求的url:{}, method:{}", request.getURI().getPath(), request.getMethodValue());
19
20            if (Strings.isEmpty(token)) {
21                response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
22                return response.setComplete();
23            }
24
25            // 2. 验证用户是否已登陆
26            LoginUser loginUser = this.session.getSession(token);
27            if (loginUser == null) {
28                response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
29                return response.setComplete();
30            }
31
32            // 3. 将用户名传递给后端服务
33            ServerWebExchange build;
34            try {
35                ServerHttpRequest host = exchange.getRequest().mutate()
36                        .header("X-User-Name", loginUser.userName)
37                        // 中文字符需要编码
38                        .header("X-Real-Name", URLEncoder.encode(loginUser.realName, "utf-8"))
39                        .build();
40                build = exchange.mutate().request(host).build();
41            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
42                build = exchange;
43            }
44
45            return chain.filter(build);
46        };
47
48    }
49}

此拦截器作用为验证请求是否已登陆，否则返回401状态，并将用户会话信息传递给后端服务。

3. 配置Filter

在gateway项目的yml配置文件中配置需要进行验证的路由filters: AuthCheckFilter

1spring:
2    gateway:
3      routes:
4        - id: cloud-user
5          uri: lb://cloud-user  # 后端服务名
6          predicates:
7            - Path=/user/**   # 路由地址
8          filters:
9            - name: AuthCheckFilter     #会话验证
10            - StripPrefix=1 # 去掉前缀
11

由此就实现了对后端路由地址的身份验证功能

三、完整代码

https://gitee.com/hypier/barry-cloud