每日一博｜极简入门，Shiro 的认证与授权流程解析
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
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
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：
- Subject进行login操作，参数是封装了用户信息的token
- Security Manager进行登录操作
- Security Manager委托给Authenticator进行认证逻辑处理
- 调用AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证
- 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
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
<%@ taglib prefix="shiro" uri="http://shiro.apache.org/tags"%>
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>
