Spring Security 개념 및 Architecture

Spring Security

Spring 기반의 애플리케이션의 보안(인증과 권한, 인가 등)을 담당하는 스프링 하위 프레임워크이다.

다시 말해서 인증(Authentication, 누구인지)과 인가(Authorization, 어떤 것을 할 수 있는지)를 담당하는 프레임워크이다.
보안과 관련해서 체계적으로 많은 옵션을 제공해 주기 때문에 개발자 입장에서는 일일이 보안 관련 로직을 작성하지 않아도 된다는 장점이 있다.

 

Spring Security는 Filter 흐름에 따라 처리하고 있다.

Filter에 대한 개념은 아래 포스팅을 참고하기 바란다.

[Spring] Filter Example

 

Filter는 말그대로 요청과 응답을 거른 뒤 정제하는 역할을 하며 DispatcherServlet 이전에 실행이 되기 때문에 요청내용을 변경하거나, 여러 가지 체크를 수행할 수 있다.

모든 Request들은 Filter chain을 거쳐야지 DispatcherServlet 에 도착하게 된다.

 

SecurityFilterChain

 

필터를 다 외우고 있을 필요까지는 없겠지만 대략적인 내용을 이해하고 있으면 사용할 때 훨씬 쉽게 관련된 정보를 찾아볼 수 있을 것이다. 필자도 다 모른다..

 

Authentication(인증)에 대한 로직은 아래에서 설명하도록 하겠다.

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Authentication(인증)과 Authorization(인가)

• Authentication(인증) : 해당 사용자가 본인이 맞는지 확인하는 절차
  인증을 정상적으로 수행하기 위해 사용자를 식별하기 위한 정보가 필요하다. 이를 Credential이라 부른다.
  
  
• Authorization(인가) : 인증된 사용자가 요청된 자원에 접근가능한가를 결정하는 절차
  반드시 인증 과정 이후에 수행되어야 한다. 권한은 일반적으로 역할(Role) 형태로 부여된다.

Spring Security는 기본적으로 인증 절차를 거친 후에 인가 절차를 진행하며, 인가 과정에서 해당 리소스에 접근 권한이 있는지 확인하게 된다.

 

Spring Security에서는 이러한 인증과 인가를 위해 Principal을 아이디로, Credential을 비밀번호로 사용하는 Credential 기반의 인증 방식을 사용한다.

• Principal(접근 주체) : 보호받는 Resource에 접근하는 대상
• Credential(비밀번호) : Resource에 접근하는 대상의 비밀번호

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Spring Security Architecture

1. 1. 사용자가 로그인 정보와 함께 인증 요청을 한다.(Http Request)
2. AuthenticationFilter가 요청을 가로채고, 가로챈 정보를 통해 UsernamePasswordAuthenticationToken의 인증용 객체를 생성한다.
3. AuthenticationManager의 구현체인 ProviderManager에게 생성한 UsernamePasswordToken 객체를 전달한다.
4. AuthenticationManager는 등록된 AuthenticationProvider(들)을 조회하여 인증을 요구한다.
5. 실제 DB에서 사용자 인증정보를 가져오는 UserDetailsService에 사용자 정보를 넘겨준다.
6. 넘겨받은 사용자 정보를 통해 DB에서 찾은 사용자 정보인 UserDetails 객체를 만든다.
7. AuthenticationProvider(들)은 UserDetails를 넘겨받고 사용자 정보를 비교한다.
8. 인증이 완료되면 권한 등의 사용자 정보를 담은 Authentication 객체를 반환한다.
9. 다시 최초의 AuthenticationFilter에 Authentication 객체가 반환된다.
10. Authenticaton 객체를 SecurityContext에 저장한다.

 

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Authentication (Interface)

현재 접근하는 주체의 정보와 권한을 담는 인터페이스

Authentication 객체는 SecurityContext에 저장되며 SecurityContextHolder를 통해 SecurityContext에 접근하고, SecurityContext를 통해 Authentication에 접근할 수 있다.

public interface Authentication extends Principal, Serializable {
    // 현재 사용자의 권한 목록을 가져옴
    Collection <? extends GrantedAuthority> getAuthorities();

    // credentials(주로 비밀번호)을 가져옴
    Object getCredentials();

    Object getDetails();

    // Principal 객체를 가져옴
    Object getPrincipal();

    // 인증 여부를 가져옴
    boolean isAuthenticated();

    // 인증 여부를 설정함
    void setAuthenticated(boolean isAuthenticated) throws IllegalArgumentException;
}

 

UsernamePasswordAuthenticationToken (Class)

Authentication을 implements한 AbstractAuthenticationToken의 하위 클래스

User의 ID가 Principal 역할을 하고, Password가 Credential의 역할을 한다.

UsernamePasswordAuthenticationToken은 두 개의 생성자를 가지고 있다.

• UsernamePasswordAuthenticationToken(principal, credentials) : 인증 전
• UsernamePasswordAuthenticationToken(principal, credentials, authorities) : 인증 후

public abstract class AbstractAuthenticationToken implements Authentication, CredentialsContainer {
}

public class UsernamePasswordAuthenticationToken extends AbstractAuthenticationToken {
    // 주로 사용자의 ID에 해당함
    private final Object principal;
    // 주로 사용자의 PW에 해당함
    private Object credentials;
    
    // 인증 완료 전의 객체 생성
    public UsernamePasswordAuthenticationToken(Object principal, Object credentials) {
        super(null);
        this.principal = principal;
        this.credentials = credentials;
        setAuthenticated(false);
    }
    
    // 인증 완료 후의 객체 생성
    public UsernamePasswordAuthenticationToken(Object principal, Object credentials,
			Collection<? extends GrantedAuthority> authorities) {
        super(authorities);
        this.principal = principal;
        this.credentials = credentials;
        super.setAuthenticated(true);
    }
}

 

AuthenticationManager (Interface)

인증에 대한 부분은 AuthenticationManager를 통해서 처리하게 되는데, 실질적으로는 AuthenticationManager에 등록된 AuthenticationProvider에 의해 처리된다.

public interface AuthenticationManager {
	Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException;
}

 

AuthenticationProvider (Interface)

AuthenticationProvider에서는 실제 인증에 대한 부분을 처리

public interface AuthenticationProvider {

	// 인증 전의 Authenticaion 객체를 받아서 인증된 Authentication 객체를 반환
    Authentication authenticate(Authentication var1) throws AuthenticationException;

    boolean supports(Class<?> var1);
    
}

 

ProviderManager (Class)

AuthenticationManager를 implements 한 ProviderManager는 실제 인증 과정에 대한 로직을 가지고 있는 AuthenticaionProvider를 List로 가지고 있으며, 목록을 순회하면서 supports() 메서드(지원할 수 있는지에 대한 여부) 호출 시 TRUE를 리턴해주는 AuthenticationProvider에게 authenticate() 메서드를 실행한다.

 

AuthenticationProvider마다 담당하는 인증 유형이 다르다.

• DaoAuthenticationProvider : 이름/비밀번호 기반 인증
• JwtAuthenticationProvider : JWT 토큰 인증

 

로그인 인증 시 사용하는 주요 인터페이스는 다음과 같다.

• UserDetailsService
• PasswordEncoder

UserDetailsService로부터 입력받은 아이디에 대한 사용자 정보를 DB에서 조회한 결과를 받아온다.

받아온 사용자의 Encoded 된 password와 입력받은 password를 PasswordEncoder로 Encoding 한 값과 매칭하는지 확인한다.
결과가 같으면 인증이 완료되고 인증이 완료된 Authentication 객체를 리턴한다.

 

UserDetailsService 구현체는 DaoAuthenticationProvider에 의해 실행된다.

public class ProviderManager implements AuthenticationManager, MessageSourceAware,InitializingBean {
    public List<AuthenticationProvider> getProviders() {
        return providers;
    }
    public Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {
        Class<? extends Authentication> toTest = authentication.getClass();
        AuthenticationException lastException = null;
        Authentication result = null;
        boolean debug = logger.isDebugEnabled();
        //for문으로 모든 provider를 순회하여 처리하고 result가 나올 때까지 반복한다.
        for (AuthenticationProvider provider : getProviders()) {
            if (!provider.supports(toTest)) {
	            continue;
            }
            ...
        }
    }
}

 

DaoAuthenticationProvider (Class)

UserDetailsService 구현체가 실행된다.

public abstract class AbstractUserDetailsAuthenticationProvider implements AuthenticationProvider, InitializingBean, MessageSourceAware {
    @Override
    public Authentication authenticate(Authentication authentication) throws AuthenticationException {
        ...
        user = retrieveUser(username, (UsernamePasswordAuthenticationToken) authentication);
        ...
    }
}

public class DaoAuthenticationProvider extends AbstractUserDetailsAuthenticationProvider {
    @Override
    protected final UserDetails retrieveUser(String username, UsernamePasswordAuthenticationToken authentication) throws AuthenticationException {
        ...
        UserDetails loadedUser = this.getUserDetailsService().loadUserByUsername(username);
        ...
    }
    
}

 

UserDetailsService (Interface)

DaoAuthenticationProvider에 의해 실행되며 UserDetails 객체를 반환한다.

public interface UserDetailsService {
    UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException;
}

 

UserDetails (Interface)

인증에 성공하여 생성된 UserDetails 객체는 Authentication객체를 구현한 UsernamePasswordAuthenticationToken을 생성하기 위해 사용된다. UserDetails를 implements 하여 처리할 수 있다.

public interface UserDetails extends Serializable {
    // 권한 목록
    Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities();

    String getPassword();

    String getUsername();

    // 계정 만료 여부
    boolean isAccountNonExpired();

    // 계정 잠김 여부
    boolean isAccountNonLocked();

    // 비밀번호 만료 여부
    boolean isCredentialsNonExpired();

    // 사용자 활성화 여부
    boolean isEnabled();
    
}

 

GrantedAuthority

GrantedAuthority는 현재 사용자(Principal)가 가지고 있는 권한을 의미한다.

SecurityConfiguration.java에서 Authorization(인가)에 대한 표현식을 어떻게 할 것인지에 따라 결정되어야한다.

• hasRole(String) : prefix로 "ROLE_" 이 추가됨
• hasAuthority(String) : GrantedAuthority 그대로 사용

특정 자원에 대한 권한이 있는지를 검사하여 접근 허용 여부를 결정한다.

 

Password Encoding

@Configuration
@RequiredArgsConstructor
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfiguration {
	
    ...
    
    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

 

SecurityContextHolder

SecurityContextHolder는 보안 주체의 세부 정보를 포함하여 응용프로그램의 현재 보안 콘텍스트에 대한 세부 정보가 저장된다.

 

SecurityContext

Authentication을 보관하는 역할을 하며, SecurityContext를 통해 Authentication을 저장하거나 꺼내올 수 있다.

SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication(authentication);

 

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다음 포스팅에서 Spring Security + JWT를 사용하여 구현해보도록 하겠다.

Spring Security + JWT 인증 (1/2) - JWT 구현

Spring Security + JWT 인증 (2/2) - Spring Security 설정

JWT(Json Web Token) 정리