认证与Shiro安全框架
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1.简介
Apache Shiro是Java的一个安全框架。功能强大,使用简单的Java安全框架,它为开发人员提供一个直观而全面的认证,授权,加密及会话管理的解决方案。
实际上,Shiro的主要功能是管理应用程序中与安全相关的全部,同时尽可能支持多种实现方法。Shiro是建立在完善的接口驱动设计和面向对象原则之上的,支持各种自定义行为。Shiro提供的默认实现,使其能完成与其他安全框架同样的功能,这不也是我们一直努力想要得到的吗!
Apache Shiro相当简单,对比Spring Security,可能没有Spring Security做的功能强大,但是在实际工作时可能并不需要那么复杂的东西,所以使用小而简单的Shiro就足够了。对于它俩到底哪个好,这个不必纠结,能更简单的解决项目问题就好了。
Shiro可以非常容易的开发出足够好的应用,其不仅可以用在JavaSE环境,也可以用在JavaEE环境。Shiro可以帮助我们完成:认证、授权、加密、会话管理、与Web集成、缓存等。这不就是我们想要的嘛,而且Shiro的API也是非常简单;其基本功能点如下图所示:
Authentication:身份认证/登录,验证用户是不是拥有相应的身份;
Authorization:授权,即权限验证,验证某个已认证的用户是否拥有某个权限;即判断用户是否能做事情,常见的如:验证某个用户是否拥有某个角色。或者细粒度的验证某个用户对某个资源是否具有某个权限;
Session Manager:会话管理,即用户登录后就是一次会话,在没有退出之前,它的所有信息都在会话中;会话可以是普通JavaSE环境的,也可以是如Web环境的;
Cryptography:加密,保护数据的安全性,如密码加密存储到数据库,而不是明文存储;
Web Support:Web支持,可以非常容易的集成到Web环境;
Caching:缓存,比如用户登录后,其用户信息、拥有的角色/权限不必每次去查,这样可以提高效率;
Concurrency:shiro支持多线程应用的并发验证,即如在一个线程中开启另一个线程,能把权限自动传播过去;
Testing:提供测试支持;
Run As:允许一个用户假装为另一个用户(如果他们允许)的身份进行访问;
Remember Me:记住我,这个是非常常见的功能,即一次登录后,下次再来的话不用登录了。
记住一点,Shiro不会去维护用户、维护权限;这些需要我们自己去设计/提供;然后通过相应的接口注入给Shiro即可。
接下来我们分别从外部和内部来看看Shiro的架构,对于一个好的框架,从外部来看应该具有非常简单易于使用的API,且API契约明确;从内部来看的话,其应该有一个可扩展的架构,即非常容易插入用户自定义实现,因为任何框架都不能满足所有需求。
首先,我们从外部来看Shiro吧,即从应用程序角度的来观察如何使用Shiro完成工作。如下图:
可以看到:应用代码直接交互的对象是Subject,也就是说Shiro的对外API核心就是Subject;其每个API的含义:
Subject:主体,代表了当前“用户”,这个用户不一定是一个具体的人,与当前应用交互的任何东西都是Subject,如网络爬虫,机器人等;即一个抽象概念;所有Subject都绑定到SecurityManager,与Subject的所有交互都会委托给SecurityManager;可以把Subject认为是一个门面;SecurityManager才是实际的执行者;
SecurityManager:安全管理器;即所有与安全有关的操作都会与SecurityManager交互;且它管理着所有Subject;可以看出它是Shiro的核心,它负责与后边介绍的其他组件进行交互,如果学习过SpringMVC,你可以把它看成DispatcherServlet前端控制器;
Realm:域,Shiro从Realm获取安全数据(如用户、角色、权限),就是说SecurityManager要验证用户身份,那么它需要从Realm获取相应的用户进行比较以确定用户身份是否合法;也需要从Realm得到用户相应的角色/权限进行验证用户是否能进行操作;可以把Realm看成DataSource,即安全数据源。
也就是说对于我们而言,最简单的一个Shiro应用:
1、应用代码通过Subject来进行认证和授权,而Subject又委托给SecurityManager;
2、我们需要给Shiro的SecurityManager注入Realm,从而让SecurityManager能得到合法的用户及其权限进行判断。
从以上也可以看出,Shiro不提供维护用户/权限,而是通过Realm让开发人员自己注入。
接下来我们来从Shiro内部来看下Shiro的架构,如下图所示:
Subject:主体,可以看到主体可以是任何可以与应用交互的“用户”;
SecurityManager:相当于SpringMVC中的DispatcherServlet或者Struts2中的FilterDispatcher;是Shiro的心脏;所有具体的交互都通过SecurityManager进行控制;它管理着所有Subject、且负责进行认证和授权、及会话、缓存的管理。
Authenticator:认证器,负责主体认证的,这是一个扩展点,如果用户觉得Shiro默认的不好,可以自定义实现;其需要认证策略(Authentication Strategy),即什么情况下算用户认证通过了;
Authrizer:授权器,或者访问控制器,用来决定主体是否有权限进行相应的操作;即控制着用户能访问应用中的哪些功能;
Realm:可以有1个或多个Realm,可以认为是安全实体数据源,即用于获取安全实体的;可以是JDBC实现,也可以是LDAP实现,或者内存实现等等;由用户提供;注意:Shiro不知道你的用户/权限存储在哪及以何种格式存储;所以我们一般在应用中都需要实现自己的Realm;
SessionManager:如果写过Servlet就应该知道Session的概念,Session呢需要有人去管理它的生命周期,这个组件就是SessionManager;而Shiro并不仅仅可以用在Web环境,也可以用在如普通的JavaSE环境、EJB等环境;所有呢,Shiro就抽象了一个自己的Session来管理主体与应用之间交互的数据;这样的话,比如我们在Web环境用,刚开始是一台Web服务器;接着又上了台EJB服务器;这时想把两台服务器的会话数据放到一个地方,这个时候就可以实现自己的分布式会话(如把数据放到Memcached服务器);
SessionDAO:DAO大家都用过,数据访问对象,用于会话的CRUD,比如我们想把Session保存到数据库,那么可以实现自己的SessionDAO,通过如JDBC写到数据库;比如想把Session放到Memcached中,可以实现自己的Memcached SessionDAO;另外SessionDAO中可以使用Cache进行缓存,以提高性能;
CacheManager:缓存控制器,来管理如用户、角色、权限等的缓存的;因为这些数据基本上很少去改变,放到缓存中后可以提高访问的性能
Cryptography:密码模块,Shiro提高了一些常见的加密组件用于如密码加密/解密的。
2.过滤器和权限拦截器
过滤器简称 |
对应的java类 |
anon |
org.apache.shiro.web.filter.authc.AnonymousFilter |
authc |
org.apache.shiro.web.filter.authc.FormAuthenticationFilter |
authcBasic |
org.apache.shiro.web.filter.authc.BasicHttpAuthenticationFilter |
perms |
org.apache.shiro.web.filter.authz.PermissionsAuthorizationFilter |
port |
org.apache.shiro.web.filter.authz.PortFilter |
rest |
org.apache.shiro.web.filter.authz.HttpMethodPermissionFilter |
roles |
org.apache.shiro.web.filter.authz.RolesAuthorizationFilter |
ssl |
org.apache.shiro.web.filter.authz.SslFilter |
user |
org.apache.shiro.web.filter.authc.UserFilter |
logout |
org.apache.shiro.web.filter.authc.LogoutFilter |
3.前端Shiro标签
标签名称 |
标签条件(均是显示标签内容) |
<shiro:authenticated> |
登录之后 |
<shiro:notAuthenticated> |
不在登录状态时 |
<shiro:guest> |
用户在没有RememberMe时 |
<shiro:user> |
用户在RememberMe时 |
<shiro:hasAnyRoles name="abc,123" > |
在有abc或者123角色时 |
<shiro:hasRole name="abc"> |
拥有角色abc |
<shiro:lacksRole name="abc"> |
没有角色abc |
<shiro:hasPermission name="abc"> |
拥有权限资源abc |
<shiro:lacksPermission name="abc"> |
没有abc权限资源 |
<shiro:principal> |
默认显示用户名称 |
4.Spring security和Apache shiro差别
shiro配置更加容易理解,容易上手;security配置相对比较难懂。
在spring的环境下,security整合性更好。Shiro对很多其他的框架兼容性更好,号称是无缝集成。
shiro 不仅仅可以使用在web中,它可以工作在任何应用环境中。
在集群会话时Shiro最重要的一个好处或许就是它的会话是独立于容器的。
Shiro提供的密码加密使用起来非常方便。
5.控制精度
Shiro也支持注解方式。
注解方式控制权限只能是在方法上控制,无法控制类级别访问。
过滤器方式控制是根据访问的URL进行控制。允许使用*匹配URL,所以可以进行粗粒度,也可以进行细粒度控制。
6.Shiro具体应用
6.1.导入jar包
<dependency>
<groupId>org.apache.shiro</groupId>
<artifactId>shiro-all</artifactId>
<version>${shiro.version}</version>
</dependency>
6.2.过滤器的配置
虽然需要配置10个过滤器,但是使用的时候只需要在web.xml中配置一个就可以(DelegatingFulterProxy),具体配置如下
<!-- Shiro Security filter filter-name这个名字的值将来还会在spring中用到 -->
<filter>
<filter-name>shiroFilter</filter-name>
<filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>
<init-param>
<param-name>targetFilterLifecycle</param-name>
<param-value>true</param-value>
</init-param>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>shiroFilter</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
6.3.Shiro配置文件
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
http://www.springframework.org/schema/tx
http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd
http://www.springframework.org/schema/context
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"> <description>Shiro的配置文件</description> <!-- SecurityManager配置 -->
<!-- 配置Realm域 -->
<!-- 密码比较器 -->
<!-- 代理如何生成? 用工厂来生成Shiro的相关过滤器-->
<!-- 配置缓存:ehcache缓存 -->
<!-- 安全管理 -->
<bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">
<!-- Single realm app. If you have multiple realms, use the 'realms' property instead. -->
<property name="realm" ref="authRealm"/><!-- 引用自定义的realm -->
<!-- 缓存 -->
<property name="cacheManager" ref="shiroEhcacheManager"/>
</bean> <!-- 自定义权限认证 -->
<bean id="authRealm" class="cn.itcast.jk.shiro.AuthRealm">
<property name="userService" ref="userService"/>
<!-- 自定义密码加密算法 -->
<property name="credentialsMatcher" ref="passwordMatcher"/>
</bean> <!-- 设置密码加密策略 md5hash -->
<bean id="passwordMatcher" class="cn.itcast.jk.shiro.CustomCredentialsMatcher"/> <!-- filter-name这个名字的值来自于web.xml中filter的名字 -->
<bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">
<property name="securityManager" ref="securityManager"/>
<!--登录页面 -->
<property name="loginUrl" value="/index.jsp"></property>
<!-- 登录成功后 -->
<property name="successUrl" value="/home.action"></property>
<property name="filterChainDefinitions">
<!-- /**代表下面的多级目录也过滤 -->
<value>
/index.jsp* = anon
/home* = anon
/sysadmin/login/login.jsp* = anon
/sysadmin/login/logout.jsp* = anon
/login* = anon
/logout* = anon
/components/** = anon
/css/** = anon
/images/** = anon
/js/** = anon
/make/** = anon
/skin/** = anon
/stat/** = anon
/ufiles/** = anon
/validator/** = anon
/resource/** = anon
/** = authc
/*.* = authc
</value>
</property>
</bean> <!-- 用户授权/认证信息Cache, 采用EhCache 缓存 -->
<bean id="shiroEhcacheManager" class="org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager">
<property name="cacheManagerConfigFile" value="classpath:ehcache-shiro.xml"/>
</bean> <!-- 保证实现了Shiro内部lifecycle函数的bean执行 -->
<bean id="lifecycleBeanPostProcessor" class="org.apache.shiro.spring.LifecycleBeanPostProcessor"/> <!-- 生成代理,通过代理进行控制 -->
<bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"
depends-on="lifecycleBeanPostProcessor">
<property name="proxyTargetClass" value="true"/>
</bean> <!-- 安全管理器 -->
<bean class="org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor">
<property name="securityManager" ref="securityManager"/>
</bean> </beans>
6.4自定义密码比较器
密码比较器,用于用户登录身份验证,用md5加密
/**
* 密码比较器:规范是extends SimpleCredentialsMatcher
* @author Administrator
*
*/
public class CustomCredentialsMatcher extends SimpleCredentialsMatcher { /**
* 重写父类的密码比较的方法
* 比较的算法:
* 1.接收用户在密码框输入的明文
* 2.使用Md5Hash算法进行加密
* 3.获取数据库中的加密的密码进行比较
*
* 第一个参数token:代表用户在界面上输入的用户名和密码
* 第二个参数info:它内部会包含数据库中的密码(当前用户加密后的密码)
*
* 返回值:如果返回true代表密码验证成功,如果返回false代表密码比对失败,失败后程序就会出现异常
*
*/
public boolean doCredentialsMatch(AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info) {
//1.向下转型
UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token; //2.获取用户名或密码
String username = upToken.getUsername();
//获取密码并使用Md5Hash算法进行加密
String inputPwdEncrypt = Encrypt.md5(new String(upToken.getPassword()), username); //3.获取数据库中的加密的密码
String dbPwd = info.getCredentials().toString(); return equals(inputPwdEncrypt, dbPwd);
} }
6.5编写自定义realm域
public class AuthRealm extends AuthorizingRealm {
private UserService userService;
public void setUserService(UserService userService) {
this.userService = userService;
} //授权 第一个参数PrincipalCollection:Principal的集合,其实它里面放了一个用户的信息
/**
* 当jsp页面碰到shiro标签时,就会自动这个方法
*/
protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection pc) {
//1.从Shiro中取出当前认证的用户对象
User user = (User)pc.fromRealm(this.getName()).iterator().next(); //2.获取用户的相关权限,首先要去找到角色
Set<Role> roles = user.getRoles();//对象导航 List<String> permissions = new ArrayList<String>();//产生一个用于保存模块列表的集合
//3.遍历集合
for(Role role :roles){
//得到每个角色对象
Set<Module> modules = role.getModules();//对象导航,得到这个角色下面的模块列表 for(Module module :modules){
//可以取到每个模块
permissions.add(module.getCpermission());
}
} //产生一个返回值的对象
SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
info.addStringPermissions(permissions); return info;
} //认证 第一个参数token:代表用户在界面上输入的用户名和密码 AuthenticationInfo
//如果函数返回null,程序也会抛出异常 如果正常程序就会自动进入到密码比较器
protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException { //1.向下转型
UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token; //2.获取用户名
String username = upToken.getUsername(); //3.根据用户名查询数据库
List<User> userList = userService.find("from User where userName=?" , User.class, new String[]{username}); if(userList!=null && userList.size()>0){
User user = userList.get(0);
//第一个参数:代表用户的实体对象 第二个参数credentials:密码 第三个参数:relam的名字
return new SimpleAuthenticationInfo(user,user.getPassword(),this.getName());
}
return null;
} }
6.6.登录操作
public class LoginAction extends BaseAction { private static final long serialVersionUID = 1L; private String username;
private String password; //SSH传统登录方式
public String login() throws Exception { // if(true){
// String msg = "登录错误,请重新填写用户名密码!";
// this.addActionError(msg);
// throw new Exception(msg);
// }
// User user = new User(username, password);
// User login = userService.login(user);
// if (login != null) {
// ActionContext.getContext().getValueStack().push(user);
// session.put(SysConstant.CURRENT_USER_INFO, login); //记录session
// return SUCCESS;
// }
// return "login"; if(UtilFuns.isEmpty(username)){
return "login";
} try {
//1.得到Subject
Subject subject =SecurityUtils.getSubject(); //2.调用它的登录方法
UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username,password);
subject.login(token); //3.取出Shiro中保存的用户信息
User user = (User) subject.getPrincipal(); //4.将用户信息保存到session中
session.put(SysConstant.CURRENT_USER_INFO, user); return SUCCESS;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
request.put("errorInfo", "登录失败,用户名或密码错误!");
return "login";
}
} //退出
public String logout(){
session.remove(SysConstant.CURRENT_USER_INFO); //删除session SecurityUtils.getSubject().logout();
return "logout";
} public String getUsername() {
return username;
} public void setUsername(String username) {
this.username = username;
} public String getPassword() {
return password;
} public void setPassword(String password) {
this.password = password;
} }
6.7.Shiro过程详解
- 登录过程
- 授权过程
- 整体分析过程:
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