设计一个可扩展的用户模型

设计表结构

在一个互联网产品中，用户登录是一个非常基础功能。比如说最常见的用户名+密码的登录方式。遇到这种登录方式，也许我们首先想到的就是创建一张 User 表，包含 username 和 password 两个字段，这样一个最简单的用户系统就被我们实现了，像下面这样：

但是，随着系统的不断演化，我们可能需要支持微信登录，于是我们往这张表里加了一些字段：

后来，随着业务的不断发展，我们的系统还需要支持微博登录、QQ 登录，于是这个表又要增加几列。难道说后面每增加一种外部登录方式，我们都要修改表的结构吗？如果这样扩展下去，仅仅修改表的结构都会让人筋疲力尽，更不用说修改代码。

如何设计一个灵活高效的登录系统？我们需要一种可扩展的表结构。

首先分析用户的登录行为，也许用户每次都是微信扫码登录，这种情况下，用户就并不需要存储密码。其次，不管用户以哪种方式登录，登录完成后看到的都是个人信息，不管以哪种方式登录，本质上都是属于用户认证的行为。

于是，我们可以考虑，把用户的 User Profile 和认证信息分开存储。User 表只存储 Profile 信息，如下：

把用户密码单独存储在一张表里，避免在查询用户 Profile 的时候同时也把密码带出来，这是不必要的，密码只在认证时有用，同时有些用户不一定有密码，和 Profile 存在一张表里也造成空间的浪费。

同时，我们也把外部 OAuth2 登录认证信息单独存放在一张表里：

后面再对接新的基于 OAuth2 的登录认证方式都可以基于这张表。

通过上面的改造，现在一个用户可以支持多种登录方式，每一种登录方式在登录后都可以通过 user_id 来获取 user 表里的 User Profile 信息，并且 user 表不存储认证信息，这样做到了敏感信息的隔离。

密码、身份证ID等敏感信息如何存储

到底怎么样存储用户的敏感信息，我觉得有两点需要注意：1) 用户的敏感信息绝对不能写到日志里面，之前发生的携程CVV码泄露的事件就是一个例子；2) 用户的敏感信息要加密存储。

说到敏感信息加密，第一个复现在脑海里的可能是MD5，SHA1等单向Hash算法。这类算法在一定程度上，确实可以起到保密的作用。但是破解的手段也非常简单，我们可以通过一台性能较好的计算机去无限次的重试，俗称「撞库」，或者我直接把一些常用密码的Hash值算出来，建立反查表。

大量的实践证明，单向的Hash算法是不安全的。于是有些公司去尝试在密码中加入salt的做法，大概类似于md5(salt+password)。如果这个salt是固定的，那么需要保护好这个salt。

事实上，现在可以通过彩虹表来对密码进行暴力破解。彩虹表通常会在100GB以上，和反查表不同的是，彩虹表存储的不是明文和密文的对应信息，而是存储了一条散列链。

尽管彩虹表很强大，但是加盐以后会大大增加破解的难度。例如，我们可以使用PBKDF2算法，该算法原理大致相当于在HASH算法基础上增加随机盐，并进行多次HASH运算，随机盐使得彩虹表的建表难度大幅增加，而多次HASH也使得建表和破解的难度都大幅增加。使用PBKDF2算法时，HASH算法一般选用sha1或者sha256，随机盐的长度一般不能少于8字节，HASH次数至少也要1000次，这样安全性才足够高。

但是，随着现代硬件的发展，PBKDF2也不再是一种值得推荐的加密算法

现在Spring security一般推荐使用 Bcrypt、Scrypt、Argon2等算法，相对于传统的单向Hash，这都是是一些慢的加密算法，这种算法会加入随机salt，加入 pepper 并且经过多次 Hash。这会大大加大破解的难度，在有限的时间内几乎很难破解出原始信息，下面是 Java Password4j这个库整理的主流算法的比较：

认证如何实现

web 应用主流的认证方式有两种，基于 session/cookie 的认证方式和基于 token 的认证方式。由于 session/cookie 的认证方式不能脱离浏览器，传统的 web 应用主要使用这种方式，我们主要介绍基于 token 的认证方式。

基于 token 的认证方式又分为有状态的 token 和无状态的 token。

无状态的 token 主要是使用类似于 jwt 这种自包含用户信息的 token。由于这种 token 的颁发之后时没有办法撤销的，只能等到自然过期，所以应用并不广泛。

下面我们可以基于 Spring Security 实现基于 OAuth2 的用户认证过程。

大致看下 Spring Security 认证过程：

@Configuration
@EnableResourceServer
public class OAuth2ResourceServer extends ResourceServerConfigurerAdapter {

    @Override
    public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
            .anyRequest()
            .authenticated()
        .and()
            .requestMatchers()
            .antMatchers("/api/**");
    }
}

@Configuration
@EnableAuthorizationServer
public class OAuth2AuthorizationServer extends
        AuthorizationServerConfigurerAdapter {

    // 用户认证
    @Autowired
    private AuthenticationManager authenticationManager;

    @Override
    public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints)
            throws Exception {
        endpoints.authenticationManager(authenticationManager);
    }

    @Override
    public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients)
            throws Exception {
        clients.inMemory()
            .withClient("clientapp")
            .secret("112233")
            // 密码模式
            .authorizedGrantTypes("password")
            .scopes("read_userinfo", "read_contacts");
    }

}

以上是配置，代码并不完整，后面有时间写一写如何基于 Spring Security 实现生产可用的用户系统。