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网关过滤器接入鉴权校验学习：新手入门教程

标签：
安全 算法与数据结构 API
概述

本文详细介绍了网关过滤器接入鉴权校验学习的相关内容，涵盖了网关的基础概念、过滤器的工作原理、如何接入网关、鉴权机制详解以及校验规则设置，帮助读者全面了解API网关的使用方法。从选择合适的网关产品到定义路由规则、配置过滤器、设置鉴权策略等步骤均有详细说明。文章还提供了实际案例和常见问题的解决方法，方便读者在实际操作中遇到问题时参考。网关过滤器接入鉴权校验学习过程中，读者可以参考推荐的学习资源，深入理解API网关的实现与应用。

网关过滤器接入鉴权校验学习：新手入门教程
1. 网关基础概念

什么是API网关

API网关是一种用于管理、控制和缓存API请求的服务器。它作为客户端应用程序与后端服务之间的中间层，负责处理所有的API调用和数据交换。API网关能够提供统一的接口，简化客户端与后端服务之间的交互。

网关的基本功能介绍

API网关具有以下基本功能：

  • 统一入口：所有客户端调用后端服务的请求都必须通过API网关。
  • 服务路由与负载均衡：根据请求类型路由到相应的服务，并实现负载均衡。
  • 系统容错与熔断：在后端服务失败时，提供容错机制，并在必要时进行服务熔断。
  • 认证与授权：对访问请求进行身份验证和权限控制。
  • 资源管理：管理API的访问权限，对API资源进行控制。
  • 协议转换：将客户端使用的协议转换为后端服务所需的协议。

使用网关的优点和应用场景

优点

  • 简化开发：API网关简化了客户端与后端服务的交互，减轻了开发负担。
  • 安全加固：API网关提供安全加固功能，如身份验证、权限控制和加密。
  • 提高性能：API网关可以缓存和代理请求，减少后端服务的直接调用。

应用场景

  • 微服务架构：在微服务架构中，API网关负责将客户端请求分发到各个微服务。
  • 外部服务集成：当需要集成外部服务时，API网关可以作为统一的入口。
  • 企业级服务：在企业内部或企业间的业务系统中，API网关可以作为服务的统一入口。
2. 过滤器的工作原理

什么是过滤器

过滤器是API网关中的一个重要组件，它可以在请求到达后端服务之前，或在响应返回客户端之前，对请求或响应进行处理。过滤器通常用于实现各种功能，如日志记录、流量限制、安全检查等。

过滤器的主要作用

  • 过滤请求：对请求进行预处理，如验证请求头、请求体等。
  • 修改响应：对响应进行后处理，如修改响应头、响应体等。
  • 添加功能：实现日志记录、流量限制、安全检查等附加功能。

常见过滤器的类型和应用

日志记录过滤器

用于记录请求和响应的信息，便于调试和审计。

public class LoggingFilter extends AbstractGlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        HttpHeaders headers = request.getHeaders();
        System.out.println("Request headers: " + headers.toString());
        ServerHttpResponseDecorator decoratedResponse = new ServerHttpResponseDecorator(response) {
            @Override
            public Mono<Void> writeWith(Publisher<? extends DataBuffer> body) {
                if (body instanceof Flux) {
                    Flux<? extends DataBuffer> fluxBody = (Flux<? extends DataBuffer>) body;
                    return fluxBody.buffer().map(list -> {
                        StringBuilder sb = new StringBuilder();
                        for (DataBuffer buffer : list) {
                            byte[] bytes = new byte[buffer.readableByteCount()];
                            buffer.read(bytes);
                            buffer.release();
                            sb.append(new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8));
                        }
                        System.out.println("Response body: " + sb.toString());
                        return Flux.fromArray(new DataBuffer[]{response.bufferFactory().wrap(sb.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8))});
                    }).then(super.writeWith(body));
                }
                return super.writeWith(body);
            }
        };
        return chain.filter(exchange.mutate().response(decoratedResponse).build());
    }
}

流量限制过滤器

用于限制一定时间内请求的数量，防止系统被恶意攻击。

public class RateLimiterFilter extends AbstractGatewayFilterFactory {
    private static final String RATE_LIMITER_KEY = "rateLimiterKey";

    @Override
    public GatewayFilter apply(Object config) {
        return (exchange, chain) -> {
            ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
            String key = request.getHeaders().getFirst(HttpHeaders.X_REQUEST_ID);
            if (key == null) {
                key = UUID.randomUUID().toString();
            }
            // Limit to 100 requests per minute
            if (!rateLimiter.tryAcquire(1, 1, TimeUnit.MINUTES)) {
                return exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS);
            }
            exchange.getAttributes().put(RATE_LIMITER_KEY, key);
            return chain.filter(exchange);
        };
    }
}

安全检查过滤器

用于检查请求的安全性，如防止SQL注入、XSS攻击等。

public class SecurityFilter extends AbstractGatewayFilterFactory {
    @Override
    public GatewayFilter apply(Object config) {
        return (exchange, chain) -> {
            ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
            if (request.getMethod() == HttpMethod.POST) {
                // Check for SQL injection
                if (request.getBody().map(body -> body.toString().contains("SELECT") || body.toString().contains("EXECUTE")).orElse(false)) {
                    return exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.BAD_REQUEST);
                }
            }
            return chain.filter(exchange);
        };
    }
}
3. 如何接入网关

选择合适的网关产品

选择合适的API网关产品需要考虑以下几个方面：

  • 性能：产品的稳定性和负载处理能力。
  • 扩展性：产品是否支持扩展和定制化。
  • 易用性：产品的易用性和文档支持。
  • 安全性：产品的安全保护措施。
  • 社区支持：产品的活跃社区和用户支持。

网关的安装与配置

安装API网关通常包括以下几个步骤：

  1. 下载安装包：从官网或其他第三方平台下载安装包。
  2. 环境配置：配置环境依赖，如Java环境、数据库等。
  3. 部署启动：启动网关服务。

假设你选择的是Spring Cloud Gateway，以下是安装和配置的步骤：

下载安装包

# 下载Spring Cloud Gateway包
wget https://repo1.maven.org/maven2/org/springframework/cloud/spring-cloud-gateway/3.1.4/spring-cloud-gateway-3.1.4.jar

配置环境

确保JDK环境已安装并配置好环境变量。

启动服务

java -jar spring-cloud-gateway-3.1.4.jar

API接入网关的基本步骤

接入API到网关通常包括以下几个步骤：

  1. 定义路由规则：在网关配置文件中定义路由规则，将请求映射到具体的后端服务。
  2. 注册服务：将后端服务注册到网关，以便网关能够找到服务。
  3. 配置过滤器：配置需要的过滤器，如认证、日志等。
  4. 测试：测试API是否能正常通过网关访问。

定义路由规则

在Spring Cloud Gateway中，可以在application.yml文件中定义路由规则：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/users/**
          filters:
            - name: RewritePath
              args:
                regex: ^/users/(?<segment>.*)$
                replacement: /$\{segment}

注册服务

假设后端服务已经注册到Eureka服务注册中心，网关会自动发现服务：

spring:
 cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true

配置过滤器

spring:
 cloud:
    gateway:
      global-filters:
        - name: AddRequestHeader
          args:
            name: X-Request-ID
            value: ${uuid}

测试

可以使用Postman或其他工具发送请求到网关，检查是否能正确路由到后端服务。

4. 鉴权机制详解

什么是鉴权

鉴权（Authorization）是指验证用户是否具有访问特定资源的权限。它用于保护API，确保只有合法的用户才能访问敏感信息或执行特定操作。

常见的鉴权方式

  • Basic Auth：一种简单的基于用户名和密码的认证方式。
  • Bearer Token：使用JWT（JSON Web Token）进行认证，提供了一种安全的方式验证用户身份。
  • OAuth：一种开放标准授权协议，允许第三方应用访问用户资源，而不需要分享密码或其他敏感信息。
  • API Key：为每个用户或应用分配一个唯一的密钥，用于认证请求。
  • IP限制：仅允许来自特定IP地址的请求。

如何设置合理的鉴权策略

设置合理的鉴权策略需要考虑以下几个方面：

  • 明确访问控制：根据用户角色和权限设置不同的访问级别。
  • 使用安全协议：使用HTTPS等安全协议传输数据。
  • 限制访问频率：设置请求频率限制，防止恶意攻击。
  • 日志记录：记录每次鉴权操作，便于审计和调试。

示例：使用JWT进行鉴权

  1. 生成JWT 
    
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.security.Keys;

public class JwtUtil {
private static final String SECRET = "your_secret_key";
private static final String SUBJECT = "user";

public static String generateToken(String username) {
    return Jwts.builder()
            .setSubject(username)
            .signWith(Keys.hmacShaKeyFor(SECRET.getBytes()))
            .compact();
}

}


2. **验证JWT**
```java
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.security.Keys;

public class JwtUtil {
    private static final String SECRET = "your_secret_key";

    public static Claims validateToken(String token) {
        return Jwts.parser()
                .setSigningKey(SECRET.getBytes())
                .parseClaimsJws(token)
                .getBody();
    }
}
  1. 在网关中使用JWT 
    spring:
cloud:
gateway:
  global-filters:
    - name: RequestHeaderRewrite
      args:
        headerName: Authorization
        defaultVal: "Bearer ${token}"
5. 校验规则设置

什么是校验

校验（Validation）是指对API请求的数据进行验证，确保请求符合预期的格式和规则。校验通常用于防止无效输入，保障系统的稳定性和安全性。

API请求的常见校验规则

  • 请求头校验：验证请求头是否包含必要的字段，如Content-Type、Authorization等。
  • 请求体校验：验证请求体中的字段是否符合预期的格式和规则。
  • 参数校验：验证查询参数、路径参数等是否符合预期。
  • 响应校验：验证响应的状态码、头信息、内容等是否符合预期。
  • 业务逻辑校验：根据业务逻辑进行更复杂的验证，如唯一性校验、数据范围校验等。

如何自定义校验规则

自定义校验规则可以通过编写过滤器来实现。过滤器可以在请求到达后端服务之前，对请求进行预处理，确保请求符合校验规则。

示例：自定义校验过滤器

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Order(-1) // 优先级
public class CustomValidationFilter implements GatewayFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        String requestBody = request.getURI().getQuery(); // 获取请求体
        // 自定义校验逻辑
        if (requestBody.isEmpty()) {
            return exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.BAD_REQUEST).then();
        }
        return chain.filter(exchange);
    }
}

注册过滤器

spring:
 cloud:
    gateway:
      global-filters:
        - name: CustomValidationFilter
6. 实践案例与常见问题

从零开始构建一个简单的网关接入实例

以下是一个简单的Spring Cloud Gateway接入实例，包括定义路由规则、配置过滤器和鉴权策略。

定义路由规则

spring:
 cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/users/**
          filters:
            - name: RewritePath
              args:
                regex: ^/users/(?<segment>.*)$
                replacement: /$\{segment}

配置过滤器

spring:
 cloud:
    gateway:
      global-filters:
        - name: AddRequestHeader
          args:
            name: X-Request-ID
            value: ${uuid}
        - name: CustomValidationFilter

配置鉴权策略

spring:
 cloud:
    gateway:
      global-filters:
        - name: RequestHeaderRewrite
          args:
            headerName: Authorization
            defaultVal: "Bearer ${token}"

常见问题及解决方法

问题1：请求总是返回404错误

  • 原因：路由规则配置错误，请求无法匹配到任何路由。
  • 解决方法：检查路由规则，确保路径匹配正确，并且后端服务已经注册。

问题2：鉴权失败

  • 原因：鉴权配置错误，如密钥不匹配或鉴权头设置错误。
  • 解决方法：检查鉴权配置，确保密钥正确，鉴权头设置正确。

问题3：过滤器不生效

  • 原因：过滤器配置错误或过滤器未正确注册。
  • 解决方法：检查过滤器配置，确保过滤器类正确且已注册。

学习资源推荐

  • 慕课网：提供丰富的API网关和微服务课程，适合各个阶段的学习者。
  • 官方文档：Spring Cloud Gateway官方文档提供了详细的配置和使用指南。
  • GitHub：通过GitHub上的开源项目，可以学习到更多实际的使用案例和最佳实践。
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发表于 2024.11.18 14:54， 共 59 人浏览

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