Apache shiro集群实现 （三）shiro身份认证（Shiro Authentication）

Apache shiro集群实现 （一） shiro入门介绍

Apache shiro集群实现 （二） shiro 的INI配置

Apache shiro集群实现 （三）shiro身份认证（Shiro Authentication）

Apache shiro集群实现 （四）shiro授权（Authentication）--访问控制

Apache shiro集群实现 （五）分布式集群系统下的高可用session解决方案

Apache shiro集群实现 （六）分布式集群系统下的高可用session解决方案---Session共享

Apache shiro集群实现（七）分布式集群系统下---cache共享

Apache shiro集群实现 （八） web集群时session同步的3种方法

一、术语介绍

Authentication：身份认证，即用户提供一些信息来证明自己的身份。如用户名和密码，licence等。

Principals ：主体的“标识属性”，可以是任意标识，例如用户名，身份证号码，手机号码等。Principals

可以有多个，但是必须有一个主要的Principal（Primary Principal），这个标识，必须是唯一的。

Credentials：凭据，即只有主体知道或具有的秘密值，例如密码或数字证书，或者某些生物特征，例如指纹，视网膜等。

Principals/ Credentials的配对，他最常见的例子是用户名/密码。

二、身份认证（Authenticating Subjects）

身份认证可概括为3个步骤。

1. 收集用户提供的身份标识和凭据。<li提交用户的身份标识 凭据信息进行身份验证。<="" li="">
2. 验证通过允许访问，不通过则要求进行重试或者阻止登录。

代码实现。

1.收集用户提供的身份标识和凭据

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">//使用最常见的用户名密码的方式
UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);
//记住我
token.setRememberMe(true);</span></span>

在这个例子中，我们使用UsernamePasswordToken，支持最常见的用户名/口令的认证方式。它是org.apache.shiro.authc.AuthenticationToken

接口的一个实现。

值得注意的是，Shiro并不在乎你是如何获得这些信息的（上面例子中的username,和password）：这两个参数可能是用户通过http请求提交过来的，也可能是其他的方式获得的。

2.提交用户的身份标识/凭据信息进行身份验证。

在身份标识和凭据被收集并存入UsernamePasswordToken实例中，我们需要提交Token给Shiro去尝试执行身份认证。

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">//获取Subject对象
Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();
//传入上一步骤创建的token对象，登录，即进行身份验证操作。
currentUser.login(token);</span></span>

3.验证成功或失败。

我们可以通过subject.isAuthenticated()来判断是否验证成功，验证成功返回true,否则返回false。

如果登录失败，例如用户名或者密码错误，或者请求次数过多。我们可以根据Shiro提供的丰富的运行时错误，来来判断是由于什么引起的错误。

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">try {
currentUser.login(token);
} catch ( UnknownAccountException uae ) { //用户名未知...
} catch ( IncorrectCredentialsException ice ) {//凭据不正确，例如密码不正确 ...
} catch ( LockedAccountException lae ) { //用户被锁定，例如管理员把某个用户禁用...
} catch ( ExcessiveAttemptsException eae ) {//尝试认证次数多余系统指定次数 ...
} catch ( AuthenticationException ae ) {
//其他未指定异常
}
//未抛出异常，程序正常向下执行。</span></span>

三、已记住和已认证（Remembered vs. Authenticated）

如上例所示，shiro支持在登录过程中执行”remember me”，在此值得指出，一个已记住的Subject（remembered

Subject）和一个正常通过认证的Subject（authenticated Subject）在shiro是完全不同的。

Remembered（已记住）

一个 remembered 主体，不是匿名的，有一个已知的ID(identity)（subject.getPrincipals()不为空）。而这个记住的过程，发生在之前的身份认证过程中。可以通过subject.isRemembered()来判断是已记住状态，已记住会返true。

Authenticated（已认证）

一个已认证的Subject是指在当前会话（session）中被成功地验证过了。即在认证过程没有抛出异常，如果是已认证的主体，subject.isAuthenticated()返回true。

互斥（Mutually Exclusive）

        以记住和已认证是互斥的，也就对于他们的判断（subject.isRemembered()和subject.isAuthenticated()），一个返回true，则另一个返回false。





为什么有这样的区别

“身份验证”这个词有很强的证明的意思在里面。也就是说，有一个预期保证Subject 已经证明他们是他们所说的谁。当用户在之前的交互中被程序记住，认证将不复存在。根据已记住的ID(identity)系统可以知道用户很有可能是谁，但在现实中没有办法绝对保证被记住的Subject代表期望的用户。而当这个用户已认证（Authenticated）则这个用户不再被视为已记住的，因为在当前会话（Session）中已得到认证。

        对于高度机密或者重要的系统，例如财务相关的系统，要基于isAuthenticated()来判断，而不要基于isRemembered()来判断，以保证一个预期和核实的身份。这是为了保证安全性。

四、退出登录

认证相反的操作是释放所有已知的识别状态。当主体完成与应用程序交互，你可以调用subject.logout()放弃所有识别信息，即退出登录状态。

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">currentUser.logout();
//removes all identifying information and invalidates their session too.</span></span>

注：调用了注销的方法，用户的session将会被作废，同时，在web系统中，rememberMe的cookie将会被删除。

因为在Web程序中记住身份信息往往使用Cookies，而Cookies只能在Response提交时才能被删除，所以强烈要求在为最终用户调用subject.logout()之后立即将用户引导到一个新页面，确保任何与安全相关的Cookies如期删除，这是Http本身Cookies功能的限制而不是Shiro的限制。

五、身份认证过程（Authentication Sequence）

shiro认证流程

1. 应用程序根据用户的身份和凭证（principals和credentials）来构造出AuthenticationToken实例，并调用Subject.login的方法进行登录，其会自动委托给Security
   
   Manager。
2. Subject实例通常上都是DelegatingSubject
   
   (或子类)，在验证开始的时候，Subject实例会将验证委托给应用程序配置的SecurityManager，并调用securityManager.login(token)方法进行身份认证。
3. SecurityManager得到token信息后，通过调用authenticator.authenticate(token)方法，把身份验证委托给内置的Authenticator的实例进行验证。authenticator通常是ModularRealmAuthenticator
   
   实例，支持对一个或多个Realm实例进行适配。ModularRealmAuthenticator提供了一种可插拔的认证风格，你可以在此处插入自定义Realm实现。
4. 如果配置了多个Realm，ModularRealmAuthenticator会根据配置的AuthenticationStrategy（身份验证策略）进行多Realm认证过程。
   
   注：如果应用程序中仅配置了一个Realm，Realm将被直接调用而无需再配置认证策略。
5. 判断每个Realm是否支持提交的token，如果支持Realm就会调用getAuthenticationInfo（token）方法进行认证处理。

Authenticator

默认实现ModularRealmAuthenticator，支持单Realm和多Realm，如果是单Realm会直接调用Realm进行认证，如果配置了多个Realm需要根据认证策略，按照realms指定的顺序进行身份认证。

自定义Authenticator实现

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">[main]
authenticator = com.foo.bar.CustomAuthenticator
securityManager.authenticator = $authenticator</span></span>

AuthenticationStrategy认证策略

如果是多个Realm,ModularRealmAuthenticator将会根据认证策略来确定认证是否成功。

例如，如果只有一个Realm验证成功，而其他Realm验证失败，那么这次认证是否成功呢？如果大多数的Realm验证成功了，认证是否就认为成功呢？或者，一个Realm验证成功后，是否还需要判断其他Realm的结果？认证策略就是根据应用程序的需要对这些问题作出决断。

AuthenticationStrategy 是个无状态的组件，在认证过程中会进行4次调用。

1. 在所有Realm被调用之前
2. 在调用Realm的getAuthenticationInfo
   
   方法之前
3. 在调用Realm的getAuthenticationInfo 方法之后
4. 在所有Realm被调用之后

认证策略的另外一项工作就是聚合所有Realm的结果信息封装至一个AuthenticationInfo实例中，并将此信息返回，以此作为Subject的身份信息。

Shiro有3中认证策略的具体实现：

AuthenticationStrategy类	描述
AtLeastOneSuccessfulStrategy	只要一个或者多个Realm认证通过，则整体身份认证就会视为成功。
FirstSuccessfulStrategy	只有第一个验证通过，才会视为整体认证通过。其他的会被忽略。
AllSuccessfulStrategy	只有所有的Realm认证成功，才会被视为认证通过。

ModularRealmAuthenticator 某人使用AtLeastOneSuccessfulStrategy 策略，你也可以换成其他的认证策略，ini配置：

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">[main]
...
authcStrategy = org.apache.shiro.authc.pam.FirstSuccessfulStrategy
securityManager.authenticator.authenticationStrategy = $authcStrategy
...</span></span>

自定义策略：继承org.apache.shiro.authc.pam.AbstractAuthenticationStrategy。

Realm的顺序

Realm顺序对认证是有影响的。

默认顺序是按照定义的顺序，例如ini文件 中这样配置：

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">blahRealm = com.company.blah.Realm
...
fooRealm = com.company.foo.Realm
...
barRealm = com.company.another.Realm</span></span>

那么将会按照 blahRealm ，fooRealm ，barRealm 的顺序依次调用。

显示指定排序

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">blahRealm = com.company.blah.Realm
...
fooRealm = com.company.foo.Realm
...
barRealm = com.company.another.Realm
#显示指定顺序
securityManager.realms = $fooRealm, $barRealm, $blahRealm
...</span></span>

六、完整的例子

1.在ini文件中配置用户信息。

新建maven项目，pom文件如下。

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;"><project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.api6.shiro</groupId>
  <artifactId>demo1</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <packaging>jar</packaging>
  <name>demo1</name>
  <url>http://maven.apache.org</url>
  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
  </properties>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>4.12</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
     <dependency>
		<groupId>commons-logging</groupId>
		<artifactId>commons-logging</artifactId>
		<version>1.1.3</version>
	</dependency>
    <dependency>
		<groupId>org.apache.shiro</groupId>
		<artifactId>shiro-core</artifactId>
		<version>1.2.3</version>
   </dependency>
  </dependencies>
</project></span></span>

在src/test/resource下新建shiro.ini文件文件配置为：

<span style="font-size:18px;">[users]
zhao=111
wang=111</span>

在src/test/java下新建ShiroSimpleTest。

<span style="font-size:18px;">package com.api6.shiro.demo1;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.shiro.SecurityUtils;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationException;
import org.apache.shiro.authc.ExcessiveAttemptsException;
import org.apache.shiro.authc.IncorrectCredentialsException;
import org.apache.shiro.authc.LockedAccountException;
import org.apache.shiro.authc.UnknownAccountException;
import org.apache.shiro.authc.UsernamePasswordToken;
import org.apache.shiro.config.IniSecurityManagerFactory;
import org.apache.shiro.mgt.SecurityManager;
import org.apache.shiro.subject.Subject;
import org.apache.shiro.util.Factory;
import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
public class ShiroSimpleTest {
	private static Log log = LogFactory.getLog(ShiroSimpleTest.class);
	 	@Test
	    public void testLogin() {
	 		//1.获取SecurityManager工厂，加载shiro.Ini配置文件初始化SecurityManager
	 		Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
	 		//2.获取SecurityManager实例
	 		SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
	 		//3.将SecurityManager实例，绑定到SecurityUtils。
	 		SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);

	 		//4.使用最常见的用户名密码的方式，创建token
	 		UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhao", "111");
	 		//5.设置记住我
	 		token.setRememberMe(true);
	 		//6.获取Subject对象
	 		Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();

	 		try {
	 			//7.传入上一步骤创建的token对象，登录，即进行身份验证操作。
		 		currentUser.login(token);
	 			} catch ( UnknownAccountException uae ) {
	 				//用户名未知...
	 				log.info("用户不存在");
	 			} catch ( IncorrectCredentialsException ice ) {
	 				//凭据不正确，例如密码不正确 ...
	 				log.info("密码不正确");
	 			} catch ( LockedAccountException lae ) {
	 				//用户被锁定，例如管理员把某个用户禁用...
	 				log.info("用户被禁用");
	 			} catch ( ExcessiveAttemptsException eae ) {
	 				//尝试认证次数多余系统指定次数 ...
	 				log.info("请求次数过多，用户被锁定");
	 			} catch ( AuthenticationException ae ) {
	 			//其他未指定异常
	 				log.info("未知错误，无法完成登录");
	 			}
	 			//未抛出异常，程序正常向下执行。
	 			Assert.assertEquals(true, currentUser.isAuthenticated());
	    }
}</span>

执行junit单元测试，查看执行情况。

2.多Realm认证。自定义两个Realm，并指定认证策略。

Realm1

<span style="font-size:18px;">package com.api6.shiro.demo1.Realm;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import org.apache.shiro.authc.AccountException;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationException;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationInfo;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationToken;
import org.apache.shiro.authc.SimpleAuthenticationInfo;
import org.apache.shiro.authc.UnknownAccountException;
import org.apache.shiro.authc.UsernamePasswordToken;
import org.apache.shiro.realm.AuthenticatingRealm;
public class UserRealm1 extends AuthenticatingRealm {
	@Override
	protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(
			AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
		 UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token;
	        String username = upToken.getUsername();
	        String password = "";
	        //创建一个用户list存放所有用户信息
	        List<Map<String,String>> userList = new ArrayList<Map<String,String>>();
	        //用户1
	        Map<String,String> user1 = new HashMap<String, String>();
	        user1.put("username", "zhao");
	        user1.put("password", "111");
	        //用户2
	        Map<String,String> user2 = new HashMap<String, String>();
	        user2.put("username", "zhang");
	        user2.put("password", "222");
	        userList.add(user1);
	        userList.add(user2);

	        if (username == null) {
	            throw new AccountException("Null usernames are not allowed by this realm.");
	        }

	      //遍历所有用户查询是否存在请求认证的用户，如果存在获取正确的密码
	        boolean flag=false;
	        for(Map<String,String> user:userList){
	        	if(username.equals(user.get("username"))){
	        		password = user.get("password");
	        		flag=true;
	        		break;
	        	}
	        }

	        if(!flag){
	        	 throw new UnknownAccountException("没有找到用户 [" + username + "]");
	        }
	        //将正确的用户信息，请求登录用户的用户名和正确的密码，创建AuthenticationInfo对象并返回
	        SimpleAuthenticationInfo info = new SimpleAuthenticationInfo(username,password,getName());
		return info ;
	}
}</span>

Realm2

<span style="font-size:18px;">package com.api6.shiro.demo1.Realm;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import org.apache.shiro.authc.AccountException;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationException;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationInfo;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationToken;
import org.apache.shiro.authc.SimpleAuthenticationInfo;
import org.apache.shiro.authc.UnknownAccountException;
import org.apache.shiro.authc.UsernamePasswordToken;
import org.apache.shiro.realm.AuthenticatingRealm;
public class UserRealm2 extends AuthenticatingRealm {
	@Override
	protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(
			AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
		 UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token;
	        String username = upToken.getUsername();
	        String password = "";
	        //创建一个用户list存放所有用户信息
	        List<Map<String,String>> userList = new ArrayList<Map<String,String>>();
	        //用户1
	        Map<String,String> user1 = new HashMap<String, String>();
	        user1.put("username", "zhao");
	        user1.put("password", "123");
	        //用户2
	        Map<String,String> user2 = new HashMap<String, String>();
	        user2.put("username", "zhang");
	        user2.put("password", "123");
	        userList.add(user1);
	        userList.add(user2);

	        boolean flag=false;
	        for(Map<String,String> user:userList){
	        	if(username.equals(user.get("username"))){
	        		password = user.get("password");
	        		flag=true;
	        		break;
	        	}
	        }

	        if(!flag){
	        	 throw new UnknownAccountException("没有找到用户 [" + username + "]");
	        }

		return new SimpleAuthenticationInfo(username,password,getName());
	}
}</span>

测试代码不变，修改shiro.ini文件如下：

<span style="font-size:18px;"><span style="font-size:18px;">[main]
#自定义realm
myRealm1 = com.api6.shiro.demo1.Realm.UserRealm1
myRealm2 = com.api6.shiro.demo1.Realm.UserRealm2
#指定realm的顺序
securityManager.realms  = $myRealm1,$myRealm2
#策略
#authcStrategy = org.apache.shiro.authc.pam.FirstSuccessfulStrategy
#authcStrategy = org.apache.shiro.authc.pam.AllSuccessfulStrategy
authcStrategy = org.apache.shiro.authc.pam.AtLeastOneSuccessfulStrategy
securityManager.authenticator.authenticationStrategy = $authcStrategy</span></span>

执行junit单元测试，查看执行情况。