本文详细介绍了网关过滤器的接入与鉴权校验过程，涵盖了网关和过滤器的基本概念，以及如何在Spring Cloud Gateway中配置路由和添加过滤器以实现网关过滤器接入鉴权校验。文章还提供了具体的实践操作步骤和常见问题解答，帮助读者更好地理解和应用相关技术。

网关的概念

网关（Gateway）是系统架构中常用的一种组件，它位于客户端和服务器之间，起到转发请求的作用。网关可以理解为一个中间层，它接收客户端的请求，将其转换或增强后转发给服务器，同时也可以将服务器的响应转换、增强后返回给客户端。

在分布式系统中，网关通常被用来处理跨服务通信并实现一些通用的功能，如负载均衡、路由、安全认证等。一些常见的网关技术包括 Kong、Zuul，以及 Spring Cloud Gateway 等。

过滤器的作用

过滤器（Filter）是网关中的一种核心机制，用于在请求到达后端服务之前或返回响应给客户端之前对请求和响应进行处理。过滤器通常用于执行一些特定的功能，例如：

• 请求鉴权与校验
• 压缩和解压缩响应内容
• 修改请求头和响应头
• 过滤敏感信息
• 统一的错误处理

过滤器按照处理顺序分为客户端过滤器（pre）和服务器端过滤器（post），客户端过滤器在请求转发到后端服务之前执行，而服务器端过滤器在请求处理完成后但在响应返回给客户端之前执行。

鉴权与校验的概念

鉴权（Authentication）是指验证客户端的身份。在网关中，鉴权通常通过检查请求中的认证信息（如 token、API Key 等）来完成。校验（Authorization）则是指在验证身份之后判断请求是否具备访问资源的权限。鉴权和校验通常一起使用以确保请求的安全性。

鉴权的重要性

鉴权在网络安全中起着至关重要的作用。通过鉴权，可以确保只有合法的用户才能访问敏感资源，从而减少未授权访问的可能性。常见的鉴权方法包括：

• 基于用户名和密码的鉴权
• 基于 token 的鉴权，比如 OAuth 2.0
• 基于 API Key 的鉴权

如果不进行鉴权，系统将容易受到未授权访问的攻击，导致敏感信息泄露或系统被恶意利用。

准备工作

在接入网关之前，需要先准备好相关依赖库和环境配置。比如，如果使用的是 Spring Cloud Gateway，那么需要在项目中引入相关的依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
    </dependency>
    <!-- 其他依赖 -->
</dependencies>

此外，还需确保项目使用的 Spring Boot 版本与 Spring Cloud Gateway 版本兼容。

实现接入

接入网关通常涉及两个主要步骤：配置路由和添加过滤器。

配置路由

路由是网关的核心功能之一，它定义了请求如何转发到后端服务。在 Spring Cloud Gateway 中，可以通过 application.yml 文件配置路由：

spring:
  cloud:
  gateway:
    routes:
    - id: user_route
      uri: lb://userservice
      predicates:
      - Path=/user/**
      filters:
      - name: SetStatus
        args:
          status: 200

上述配置表示当收到以 /user/ 开头的路径请求时，Spring Cloud Gateway 会将请求转发到名为 userservice 的服务。

添加过滤器

在配置路由的同时，可以通过过滤器来增强路由功能，添加鉴权校验等逻辑。例如，可以使用内置的过滤器 org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyBasedRateLimiterGatewayFilterFactory 进行限流：

spring:
  cloud:
  gateway:
    routes:
    - id: user_route
      uri: lb://userservice
      predicates:
      - Path=/user/**
      filters:
      - name: KeyBasedRateLimiter
        args:
          redis-rate-limiter.replenish-rate: 15
          redis-rate-limiter.burst-capacity: 20
          redis-rate-limiter.redis.host: localhost
          redis-rate-limiter.redis.port: 6379

上述配置表示使用 KeyBasedRateLimiter 过滤器来进行限流，限制每秒最多 15 个请求，并允许短暂的突发流量（最多 20 个请求）。

过滤器的基本配置

过滤器的配置通常在 Spring Cloud Gateway 中通过 application.yml 文件完成。例如，可以配置过滤器来进行请求头的修改：

spring:
  cloud:
  gateway:
    routes:
    - id: user_route
      uri: lb://userservice
      predicates:
      - Path=/user/**
      filters:
      - name: SetRequestHeader
        args:
          name: X-Request-Id
          value: custom-request-id

上述配置说明当请求路径匹配 /user/** 时，向请求头中添加名为 X-Request-Id 的自定义头部，值为 custom-request-id。

常见的过滤器类型

Spring Cloud Gateway 提供了多种过滤器类型，包括：

• GatewayFilter：用于对路由的请求和响应进行过滤。
• GlobalFilter：全局过滤器，可以应用于所有的路由。
• GatewayFilterFactory：用于创建过滤器的工厂类，可以在 GatewayFilter 中使用。

例如，可以创建一个自定义全局过滤器来记录每个请求的日志信息：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;

import reactor.core.publisher.Mono;

@Component
public class LogRequestHeaderGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<LogRequestHeaderGatewayFilterFactory.Config> {

    public LogRequestHeaderGatewayFilterFactory() {
        super(Config.class);
    }

    public static class Config {
        // 配置属性
    }

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return (exchange, chain) -> {
            ServerWebExchange request = exchange;
            String requestID = request.getRequest().getHeaders().getFirst("X-Request-Id");
            System.out.println("Request ID: " + requestID);
            return chain.filter(exchange);
        };
    }
}

上述代码通过 LogRequestHeaderGatewayFilterFactory 创建了一个全局过滤器，用于在每个请求中打印请求头中的 X-Request-Id。

案例分析

假设我们有一个用户服务（userservice），它需要进行鉴权校验。鉴权逻辑如下：

• 验证请求中是否包含有效的 token。
• 检查 token 是否对应活跃的用户。
• 如果验证成功，允许请求继续。

实践操作步骤

1. 配置路由

   首先，在 application.yml 文件中配置路由规则：

   spring:
    cloud:
      gateway:
        routes:
        - id: user_route
          uri: lb://userservice
          predicates:
          - Path=/user/**
          filters:
          - name: SetRequestHeader
            args:
              name: X-Auth-Token
              value: ${AUTH_TOKEN}
          - name: RemoveRequestHeader
            args:
              name: Authorization
          - name: CustomAuthFilter

   上述配置表示请求路径匹配 /user/** 时，会将请求转发到 userservice 服务，并且会添加自定义 token 头 X-Auth-Token，而移除 Authorization 头。

2. 添加自定义过滤器

   创建一个自定义过滤器 CustomAuthFilter 来处理鉴权逻辑：

   import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
   import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
   import org.springframework.stereotype.Component;
   import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
   import reactor.core.publisher.Mono;
   
   @Component
   public class CustomAuthFilter extends AbstractGatewayFilterFactory<CustomAuthFilter.Config> {
   
      public CustomAuthFilter() {
          super(Config.class);
      }
   
      public static class Config {
          // 配置属性
      }
   
      @Override
      public GatewayFilter apply(Config config) {
          return (exchange, chain) -> {
              String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("X-Auth-Token");
              if (token == null || !isValidToken(token)) {
                  return exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED).then(Mono.empty());
              }
              return chain.filter(exchange);
          };
      }
   
      private boolean isValidToken(String token) {
          // 验证 token 的逻辑
          return true;
      }
   }

   上述代码中，CustomAuthFilter 会在每个请求中检查 X-Auth-Token 是否有效。如果无效，则返回 401 UNAUTHORIZED 状态码。

3. 验证鉴权逻辑

   可以通过模拟请求来验证上述鉴权逻辑是否有效：

   import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
   import org.springframework.test.web.reactive.server.WebTestClient;
   
   @SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
   public class GatewayIntegrationTests {
   
      @Autowired
      private WebTestClient webTestClient;
   
      @Test
      public void testUserRouteWithValidToken() {
          webTestClient.get()
              .uri("/user/profile")
              .header("X-Auth-Token", "validToken")
              .exchange()
              .expectStatus().isOk();
      }
   
      @Test
      public void testUserRouteWithInvalidToken() {
          webTestClient.get()
              .uri("/user/profile")
              .header("X-Auth-Token", "invalidToken")
              .exchange()
              .expectStatus().isUnauthorized();
      }
   }

   这些测试方法会分别验证带有有效 token 和无效 token 的请求结果。

常见错误及解决方法

错误：过滤器无法加载

• 问题描述：添加自定义过滤器后，启动应用时出现过滤器无法加载的错误。
• 解决方法：确保过滤器类被 @Component 注解标注，并且其匹配的工厂类继承自 AbstractGatewayFilterFactory。此外，检查应用启动日志，确认过滤器已经被 Spring 容器正确扫描。

错误：请求被拒绝

• 问题描述：请求被网关拒绝，收到 403 错误。
• 解决方法：检查请求路由配置是否正确，以及过滤器逻辑是否正确实现了鉴权校验。可以借助日志信息排查问题。

常见疑问解答

问：为什么我的请求会被拒绝？

答：可能是请求未通过鉴权校验。检查请求头中的 token 是否正确，以及鉴权逻辑是否正确实现。如果使用了自定义过滤器，确保其逻辑符合预期。

问：如何在网关中实现限流功能？

答：可以在路由配置中添加限流过滤器，例如使用 KeyBasedRateLimiterGatewayFilterFactory 进行限流。配置示例如下：

spring:
  cloud:
  gateway:
    routes:
    - id: user_route
      uri: lb://userservice
      predicates:
      - Path=/user/**
      filters:
      - name: KeyBasedRateLimiter
        args:
          redis-rate-limiter.replenish-rate: 15
          redis-rate-limiter.burst-capacity: 20
          redis-rate-limiter.redis.host: localhost
          redis-rate-limiter.redis.port: 6379

上述配置将限制每秒最多 15 个请求，并允许短时间内的突发流量（最多 20 个请求）。