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极简入门,Shiro的认证与授权流程解析

日期:2020-05-07点击:324

小Hub领读:

接下来的几天,我们开讲Shiro,从入门到分析、集成、单点登录整合等几篇。今天我们先来认识一下Shiro吧~


其实Shiro框架并不难,我梳理了一下,你只需要学会以下内容基本就足够了:

  • 登陆、授权流程
  • shiro过滤器链
  • 整合Springboot、redis做共享会话
  • 结合xxl-sso实现单点登录

接下来我会分为几篇文章分别去介绍,这篇我们先来了解一下shiro的一些基础知识,以及登录授权逻辑。

Shiro简介

在Web系统中我们经常要涉及到权限问题,例如不同角色的人登录系统,他操作的功能、按钮、菜单是各不相同的,这就是所谓的权限。

而构建一个互联网应用,权限校验管理是很重要的安全措施,这其中主要包含:

  • 用户认证 - 用户身份识别,即登录
  • 用户授权 - 访问控制
  • 密码加密 - 加密敏感数据防止被偷窥
  • 会话管理 - 与用户相关的时间敏感的状态信息

Shiro对以上功能都进行了很好的支持,它可以非常容易的开发出足够好的应用。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。而且Shiro的API也是非常简单。

官方源码:https://github.com/apache/shiro

整体结构与重要组件

图片

从上图可以看出,Security Manager是Shiro的核心管理器,认证授权会话缓存等都是在其内部完成,然后会委托给具体的组件来处理,比如认证过程委托给Authenticator,授权委托给Authorizer组件。所以,整理还是比较清晰,源代码也容易追踪。

我们来具体聊聊所有的组件:

**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:**Shiro的心脏;所有具体的交互都通过SecurityManager进行控制;负责所有Subject、且负责进行认证和授权、及会话、缓存的管理。

  • Authenticator:认证器,判断用户是否正常登陆
  • Authorizer:授权器,判断用户是否有权限操作资源

**Realm:**可以有1个或多个Realm,主要提供认证和授权的数据;

**Session:**Shiro提供一个权限的企业级Session解决方案,session的生命周期都在SessionManager中进行管理。

**SessionManager:**shiro的会话管理器;

**SessionDAO:**用于会话的CRUD,比如存储到ehcache或者redis中的会话增删改查;

**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。

官方简单示例

官网例子:http://shiro.apache.org/tutorial.html

刚入门Shiro的同学,真的需要去看看这个官方例子,你可以更加深入了解Shiro的权限校验流程。我还是贴一下代码吧,一些同学比较懒:

  • shiro.ini
# ----------------------------------------------------------------------------- # Users and their (optional) assigned roles # username = password, role1, role2, ..., roleN # ----------------------------------------------------------------------------- [users] root = secret, admin guest = guest, guest presidentskroob = 12345, president darkhelmet = ludicrousspeed, darklord, schwartz lonestarr = vespa, goodguy, schwartz # ----------------------------------------------------------------------------- # Roles with assigned permissions # roleName = perm1, perm2, ..., permN # ----------------------------------------------------------------------------- [roles] admin = * schwartz = lightsaber:* goodguy = winnebago:drive:eagle5 

上面代码中,root = secret, admin表示,用户名root,密码secret,角色是admin;schwartz = lightsaber:*表示角色schwartz拥有权限lightsaber:*。你其实可以把这个文件看成一个Realm,其实就是shiro默认的IniRealm。

  • 测试类Tutorial
public class Tutorial { private static final transient Logger log = LoggerFactory.getLogger(Tutorial.class); public static void main(String[] args) { log.info("My First Apache Shiro Application"); Factory<securitymanager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini"); SecurityManager securityManager = factory.getInstance(); SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager); // get the currently executing user: Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject(); // Do some stuff with a Session (no need for a web or EJB container!!!) Session session = currentUser.getSession(); session.setAttribute("someKey", "aValue"); String value = (String) session.getAttribute("someKey"); if (value.equals("aValue")) { log.info("Retrieved the correct value! [" + value + "]"); } // let's login the current user so we can check against roles and permissions: if (!currentUser.isAuthenticated()) { UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa"); token.setRememberMe(true); try { currentUser.login(token); } catch (UnknownAccountException uae) { log.info("There is no user with username of " + token.getPrincipal()); } catch (IncorrectCredentialsException ice) { log.info("Password for account " + token.getPrincipal() + " was incorrect!"); } catch (LockedAccountException lae) { log.info("The account for username " + token.getPrincipal() + " is locked. " + "Please contact your administrator to unlock it."); } // ... catch more exceptions here (maybe custom ones specific to your application? catch (AuthenticationException ae) { //unexpected condition? error? } } //say who they are: //print their identifying principal (in this case, a username): log.info("User [" + currentUser.getPrincipal() + "] logged in successfully."); //test a role: if (currentUser.hasRole("schwartz")) { log.info("May the Schwartz be with you!"); } else { log.info("Hello, mere mortal."); } //test a typed permission (not instance-level) if (currentUser.isPermitted("lightsaber:wield")) { log.info("You may use a lightsaber ring. Use it wisely."); } else { log.info("Sorry, lightsaber rings are for schwartz masters only."); } //a (very powerful) Instance Level permission: if (currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5")) { log.info("You are permitted to 'drive' the winnebago with license plate (id) 'eagle5'. " + "Here are the keys - have fun!"); } else { log.info("Sorry, you aren't allowed to drive the 'eagle5' winnebago!"); } //all done - log out! currentUser.logout(); System.exit(0); } } 

从上面的实例中,我们可以总结一下常用的API:

常用API

#获取当前用户 Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject(); #判断用户已经认证 currentUser.isAuthenticated() #用户登录凭证 UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa"); #记住我 token.setRememberMe(true); #登陆校验 currentUser.login(token); #判断是否有角色权限 currentUser.hasRole("schwartz") #判断是否有资源操作权限 currentUser.isPermitted("lightsaber:wield") #登出 currentUser.logout(); 

其实稍微梳理一下,可以发现上面代码主要有两个步骤:

  • 认证:
UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("lonestarr", "vespa"); currentUser.login(token); currentUser.logout(); 
  • 判断权限
currentUser.hasRole("schwartz") currentUser.isPermitted("winnebago:drive:eagle5") 

接下来,我们去探讨一下shiro的认证与授权流程,并从源码层去解析一下shiro各个组件之间的关系。

认证流程

图片

上面图片中,根据序号,其实我们大概能猜出里shiro的认证流程:

  1. Subject进行login操作,参数是封装了用户信息的token
  2. Security Manager进行登录操作
  3. Security Manager委托给Authenticator进行认证逻辑处理
  4. 调用AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证
  5. 调用对应Realm进行登录校验,认证成功则返回用户属性,失败则抛出对应异常

我们从login方法开始debug一下流程,用简要方式追踪shiro源码的认证逻辑:

currentUser.login(token); | Subject subject = this.securityManager.login(this, token); | AuthenticationInfo info = this.authenticate(token); | this.authenticator.authenticate(token); | AuthenticationInfo info = this.doAuthenticate(token); | Collection<realm> realms = this.getRealms(); doSingleRealmAuthentication(realm, token); | AuthenticationInfo info = realm.getAuthenticationInfo(token); | AuthenticationInfo info = realm.doGetAuthenticationInfo(token); 

ok,一条线下来,从login到委托给authenticator,再最后调用realm的doGetAuthenticationInfo方法。

所以,从源码上来看,如果要实现shiro的认证逻辑,至少要准备一个Realm组件、和初始化securityManager组件。

常见异常

  • DisabledAccountException(禁用的帐号)
  • LockedAccountException(锁定的帐号)
  • UnknownAccountException(错误的帐号)
  • ExcessiveAttemptsException(登录失败次数过多)
  • IncorrectCredentialsException (错误的凭证)
  • ExpiredCredentialsException(过期的凭证)

授权流程

图片

从上图中,我们可以知道授权流程如下:

  • 调用Subject.isPermitted*/hasRole*接口
  • 委托给SecurityManager
  • 而SecurityManager接着会委托给Authorizer
  • Authorizer会判断Realm的角色/权限是否和传入的匹配
  • 匹配如isPermitted*/hasRole*会返回true,否则返回false表示授权失败

追踪一下源码如下:

currentUser.hasRole("schwartz") | this.securityManager.hasRole(this.getPrincipals(), roleIdentifier) | this.authorizer.hasRole(principals, roleIdentifier) | AuthorizationInfo info = this.getAuthorizationInfo(principal); return info.getRoles().contains(roleIdentifier) | info = this.doGetAuthorizationInfo(principals);(realm) 

所以shiro判断用户是否有权限首先会从realm中获取用户所拥有的权限角色信息,然后再匹配当前的角色或权限是否包含,从而判定用户是否有权限!

说到权限,很多人自然会想起权限系统,涉及到几个关键对象:

  • 主体(Subject)
  • 资源(Resource)
  • 权限(Permission)
  • 角色(Role)

通过这几个要素,可以设计出比较合理的权限系统。

Shiro常见3种授权判断方式:

  • 编码实现
Subject subject = SecurityUtils.getSubject(); if(subject.hasRole(“admin”)) { //有权限 } else { //无权限 } 
  • 注解实现
@RequiresRoles("admin") public void hello() { //有权限 } 
  • JSP Taglig实现,freemarker等类似
<shiro:hasrole name="admin"> <!--— 有权限 —--> </shiro:hasrole> 

jsp页面引入shiro标签

&lt;%@ taglib prefix="shiro" uri="http://shiro.apache.org/tags"%&gt; 

在线会话管理

获取当前会话总人数

@Autowired private SessionDAO sessionDAO; //获取会话数量 int size = sessionDAO.getActiveSessions().size() 

强制下线

//强制退出 Session session = sessionDAO.readSession(subject.getSession().getId()); sessionDAO.delete(session); // logout,可作为强制退出 subject.logout(); Assert.isTrue(!subject.isAuthenticated()); 

结束语

ok,感觉是高度极简的一篇文章,主要把重要的组件和登录、授权几个流程搞清楚之后,其实shiro基本已经学会了,后面我们再学一下shiro的几个主要内置过滤器怎么使用,如何集成SpringBoot,基本就差不多了。


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</realm></securitymanager>

原文链接:https://my.oschina.net/u/3080373/blog/4268968
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