60--Shiro安全框架
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Shiro安全框架
Shiro概述
Shiro是apache旗下一个开源安全框架(http://shiro.apache.org/)，它将软件系统的安全认证相关的功能抽取出来，实现用户身份认证，权限授权、加密、会话管理等功能，组成了一个通用的安全认证框架。使用shiro就可以非常快速的完成认证、授权等功能的开发，降低系统成本。
用户在进行资源访问时，要求系统要对用户进行权限控制,其具体流程如图
Shiro概要架构
说明:
Subject :主体对象，负责提交用户认证和授权信息。
SecurityManager：安全管理器，负责认证，授权等业务实现。
Realm：领域对象，负责从数据层获取业务数据。
Shiro详细架构
Shiro框架进行权限管理时,要涉及到的一些核心对象,主要包括:认证管理对象,授权管理对象,会话管理对象,缓存管理对象,加密管理对象以及Realm管理对象(领域对象:负责处理认证和授权领域的数据访问题)等
- 主题（
org.apache.shiro.subject.Subject）
当前与软件进行交互的实体（用户，第三方服务，计划任务等）的特定于安全性的“视图”。 - SecurityManager（org.apache.shiro.mgt.SecurityManager）
如上所述，这SecurityManager是Shiro体系结构的核心。它主要是一个“伞”对象，用于协调其托管组件以确保它们能够顺利协同工作。它还管理Shiro对每个应用程序用户的视图，因此它知道如何对每个用户执行安全性操作。 - Authenticator（org.apache.shiro.authc.Authenticator）
Authenticator，负责执行和用户反应，以验证（登录）的尝试的组件。当用户尝试登录时，该逻辑由执行Authenticator。该Authenticator知道如何与一个或多个协调Realms该商店相关的用户/帐户信息。从这些数据中获得的数据Realms用于验证用户的身份，以确保用户确实是他们所说的真实身份。- 身份验证策略（org.apache.shiro.authc.pam.AuthenticationStrategy）
如果Realm配置了多个身份验证策略，则AuthenticationStrategy它将协调领域以确定确定尝试成功或失败的条件（例如，一个领域成功但其他领域失败） ，尝试是否成功？所有领域都必须成功吗？只有第一个？）。
- 身份验证策略（org.apache.shiro.authc.pam.AuthenticationStrategy）
- Authorizer（org.apache.shiro.authz.Authorizer）
Authorizer是部件负责确定用户在该应用程序的访问控制。它是最终表明是否允许用户做某事的机制。像Authenticator一样，Authorizer还知道如何与多个后端数据源进行协调以访问角色和权限信息。在Authorizer使用该信息来准确确定是否允许用户执行特定的操作。 - SessionManager（org.apache.shiro.session.mgt.SessionManager）
将SessionManager知道如何创建和管理用户Session生命周期，提供在所有环境中的用户强大的会话体验。这是安全框架领域中的一项独特功能-Shiro可以在任何环境中本地管理用户会话，即使没有Web / Servlet或EJB容器也可以。默认情况下，Shiro将使用现有的会话机制（例如Servlet容器）（如果可用），但是如果没有，例如在独立应用程序或非Web环境中，它将使用其内置的企业会话管理来提供相同的编程经验。SessionDAO存在允许任何数据源被用来坚持的会议。- SessionDAO（org.apache.shiro.session.mgt.eis.SessionDAO）
的SessionDAO执行Session持久代（CRUD）操作SessionManager。这允许将任何数据存储插入会话管理基础结构。
- SessionDAO（org.apache.shiro.session.mgt.eis.SessionDAO）
- CacheManager（org.apache.shiro.cache.CacheManager）
CacheManager创建和管理Cache其他四郎组件使用实例的生命周期。因为Shiro可以访问许多后端数据源以进行身份验证，授权和会话管理，所以缓存一直是框架中的一流架构功能，可以在使用这些数据源时提高性能。可以将任何现代的开源和/或企业缓存产品插入Shiro，以提供快速有效的用户体验。 - Cryptography（org.apache.shiro.crypto。*）
密码是企业安全框架的自然补充。Shiro的crypto软件包包含易于使用和理解的加密密码，哈希（又名摘要）和不同编解码器实现的表示形式。该软件包中的所有类都经过精心设计，以使其易于使用和易于理解。使用Java的本机加密技术支持的任何人都知道，驯服它可能是具有挑战性的动物。Shiro的加密API简化了复杂的Java机制，并使加密技术易于为普通凡人使用。 - Realms（org.apache.shiro.realm.Realm）
如上所述，领域充当Shiro与应用程序的安全数据之间的“桥梁”或“连接器”。当真正需要与安全性相关的数据（例如用户帐户）进行交互以执行身份验证（登录）和授权（访问控制）时，Shiro会从一个或多个为应用程序配置的领域中查找许多此类内容。您可以根据Realms需要配置任意数量（通常每个数据源一个），并且Shiro会根据需要与它们进行协调，以进行身份认证和授权。
Shiro框架认证拦截实现（filter）
Shiro基本环境配置
添加shiro依赖
实用spring整合shiro时，需要在pom.xml中添加如下依赖
<dependency>
<groupId>org.apache.shiro</groupId>
<artifactId>shiro-spring</artifactId>
<version>1.5.3</version>
</dependency>
Shiro核心对象配置
基于SpringBoot 实现的项目中，没有提供shiro的自动化配置，需要我们自己配置。
第一步:创建SpringShiroConfig类。
第二步：在Shiro配置类中添加SecurityManager配置(这里一定要使用org.apache.shiro.mgt.SecurityManager这个接口对象)
第三步: 在Shiro配置类中添加ShiroFilterFactoryBean对象的配置。通过此对象设置资源匿名访问、认证访问。
package com.cy.pj.common.config;
/** @Configuration 注解描述的类为spring框架中的一个配置类 */
@Configuration
public class SpringShiroConfig {
/**
* SecurityManager 对象shiro框架的核心。
* @Bean 通常会配置@Configuration注解进行使用，其它特点：
* 1)此注解描述方法会交给spring管理
* 2)@Bean注解没有指定其value属性的值，则bean的名字默认为方法名
* @return
*/
//@Bean(value="sManager")
@Bean
public SecurityManager securityManager(Realm realm,
CacheManager cacheManager,
RememberMeManager rememberManager,
SessionManager sessionManager) {
DefaultWebSecurityManager sManager=new DefaultWebSecurityManager();
sManager.setRealm(realm);
sManager.setCacheManager(cacheManager);
sManager.setRememberMeManager(rememberManager);
sManager.setSessionManager(sessionManager);
return sManager;
}
/**
* Spring容器在管理ShiroFilterFactoryBean对象，
* 会基于ShiroFilterFactoryBean对象, 创建过滤器工厂对象（SpringShiroFilter），
* 然后通过过滤器工厂创建过滤器(filter)对象,最后通过Filter对请求数据进行过滤，
* 例如调用securityManager的方法判定此请求是否已经过认证，假如没有经过认证
* 则跳转到登陆页面进行认证即可。
* @param securityManager
* @return
*/
@Bean
public ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactory(SecurityManager securityManager) {
ShiroFilterFactoryBean fBean=new ShiroFilterFactoryBean();
fBean.setSecurityManager(securityManager);
//设置需要进行认证的登陆页面
fBean.setLoginUrl("/doLoginUI");
//设置过滤规则(有顺序，允许匿名访问的放在上面)
LinkedHashMap<String,String> filterMap=new LinkedHashMap<>();
filterMap.put("/bower_components/**","anon");//anno为shiro框架定义，会对应一个过滤器对象，这里表示允许匿名访问
filterMap.put("/build/**","anon");
filterMap.put("/dist/**","anon");
filterMap.put("/plugins/**","anon");
filterMap.put("/user/doLogin", "anon");//登陆操作允许匿名访问
filterMap.put("/doLogout", "logout");//logout为登出操作，此操作执行时会进入登陆页面
//filterMap.put("/**", "authc");//authc为设置需要认证访问的资源
filterMap.put("/**", "user");//user表示可以通过用户端提交的cookie信息进行认证
fBean.setFilterChainDefinitionMap(filterMap);
return fBean;
}
过滤器名称
对象关系如下图
Shiro登陆页面呈现
服务端Controller实现
-
业务描述及设计实现
当服务端拦截到用户请求以后,判定此请求是否已经被认证,假如没有认证应该先跳转到登录页面。 -
关键代码分析及实现.
第一步：在PageController中添加一个呈现登录页面的方法
@RequestMapping("doLoginUI") public String doLoginUI(){ return "login"; } 第二步：修改SpringShiroConfig类中shiroFilterFactorybean的配置，添加登陆url的设置。
//设置需要进行认证的登陆页面 sfBean.setLoginUrl("/doLoginUI");
客户端页面实现
- 业务描述及设计实现。
在/templates/pages/添加一个login.html页面,然后将项目部署到web服务器,并启动测试运行.
Shiro框架认证业务实现
认证流程分析
身份认证即判定用户是否是系统的合法用户，用户访问系统资源时的认证（对用户身份信息的认证）
其中认证流程分析如下:
- 系统调用subject的login方法将用户信息提交给SecurityManager
- SecurityManager将认证操作委托给认证器对象Authenticator
- Authenticator将用户输入的身份信息传递给Realm。
- Realm访问数据库获取用户信息然后对信息进行封装并返回。
- Authenticator 对realm返回的信息进行身份认证。
思考：不使用shiro框架如何完成认证操作？filter，intercetor。
认证服务端实现
认证核心业务分析
DAO接口定义
-
业务描述及设计实现。
在用户数据层对象SysUserDao中，按特定条件查询用户信息，并对其进行封装。 -
关键代码分析及实现。
在SysUserDao接口中，添加根据用户名获取用户对象的方法
// 基于用户名查询 SysUser findUserByUserName(String username);
Mapper元素定义
-
业务描述及设计实现。
根据SysUserDao中定义的方法，在SysUserMapper文件中添加元素定义。 -
关键代码分析及实现。
基于用户名获取用户对象的方法
<select id="findUserByUserName" resultType="com.cy.pj.sys.pojo.SysUser"> select * from sys_users where username=#{username} </select>也可以直接使用注解
@Select("select * from sys_users where username =#{username}")
Service接口及实现
-
业务描述及设计实现。
本模块的业务在Realm类型的对象中进行实现，编写realm时，要继承AuthorizingRealm并重写相关方法，完成认证及授权业务数据的获取及封装。 -
关键代码分析及实现。
第一步：定义ShiroUserRealm类.继承AuthorizingRealm,将其交给spring管理
package com.cy.pj.sys.service.realm; @Service public class ShiroUserRealm extends AuthorizingRealm{ @Autowired private SysUserDao sysUserDao; @Autowired private SysUserRoleDao sysUserRoleDao; @Autowired private SysRoleMenuDao sysRoleMenuDao; @Autowired private SysMenuDao sysMenuDao; /** * 设置加密算法 */ @Override public void setCredentialsMatcher(CredentialsMatcher credentialsMatcher) { //构建加密对象 HashedCredentialsMatcher cMatcher = new HashedCredentialsMatcher(); cMatcher.setHashAlgorithmName("MD5"); //设置加密次数 cMatcher.setHashIterations(1); //set方法必须要调用cMatcher super.setCredentialsMatcher(cMatcher); } //设置加密算法也可以通过get // @Override // public CredentialsMatcher getCredentialsMatcher() { // //构建加密对象 // HashedCredentialsMatcher cMatcher = new HashedCredentialsMatcher(); // cMatcher.setHashAlgorithmName("MD5"); // //设置加密次数 // cMatcher.setHashIterations(1); // return cMatcher; // } /** * 负责完成认证信息的获取和封装 */ @Override protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException { //1.获取用户名(用户页面输入) UsernamePasswordToken upToken= (UsernamePasswordToken)token; String username=upToken.getUsername(); //2.基于用户名查询用户信息 SysUser user= sysUserDao.findUserByUserName(username); //3.判定用户是否存在 if(user==null) throw new UnknownAccountException(); //4.判定用户是否已被禁用。(被禁用则不允许登录) if(user.getValid()==0) throw new LockedAccountException(); //5.封装认证的用户信息 ByteSource credentialsSalt= ByteSource.Util.bytes(user.getSalt()); //构建什么对象要看方法的返回值 SimpleAuthenticationInfo info= new SimpleAuthenticationInfo( user,//principal (用户身份)(传什么将来就可以取什么) user.getPassword(),//hashedCredentials 已加密的密码 credentialsSalt, //credentialsSalt getName());//realName //System.out.println("this.getName"+getName());//ShiroUserRealm //6.返回封装结果 return info;//返回值会传递给认证管理器(SecurityManager)(后续认证管理器会通过此信息完成认证操作) } // 完成授权信息的获取和封装 @Override protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) { return null; } } 第二步：对此Realm，需要在SpringShiroConfig配置类中，注入给SecurityManager对象,修改securityManager方法
@Bean public SecurityManager securityManager(Realm realm) { DefaultWebSecurityManager sManager= new DefaultWebSecurityManager(); sManager.setRealm(realm); return sManager; }
Controller 类实现
-
业务描述及设计实现。
在此对象中定义相关方法，处理客户端的登陆请求，例如获取用户名，密码等然后提交该shiro框架进行认证。
-
关键代码分析及实现。
第一步：在SysUserController中添加处理登陆的方法。
//登录login @RequestMapping("doLogin") public JsonResult doLogin(String username,String password) { //将用户提交的信息交给securityManager进行认证 Subject subject = SecurityUtils.getSubject(); //封装用户名和密码的令牌,通过构造方法 ,也可以通过set方法 UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password); //对用户信息进行身份认证 subject.login(token);//提交给securityManager return new JsonResult("login ok"); } 第二步：修改shiroFilterFactory的配置，对/user/doLogin这个路径进行匿名访问的配置
filterMap.put("/user/doLogin", "anon");//登陆操作允许匿名访问 第三步：当我们在执行登录操作时,为了提高用户体验,可对系统中的异常信息进行处理,可以在统一异常处理类中添加以下方法:
@ExceptionHandler(ShiroException.class) @ResponseBody public JsonResult doHandleShiroException(ShiroException e) { JsonResult jr = new JsonResult(); jr.setState(0); if(e instanceof UnknownAccountException) { jr.setMessage("账户不存在"); }else if(e instanceof LockedAccountException) { jr.setMessage("账户已被禁用"); }else if(e instanceof IncorrectCredentialsException) { jr.setMessage("密码不正确"); }else if(e instanceof AuthorizationException) { jr.setMessage("没有此操作权限"); }else { jr.setMessage("系统维护中"); } e.printStackTrace(); return jr; }
认证客户端实现
异步登陆操作实现
点击登录操作时,将输入的用户名,密码异步提交到服务端。在login.html页面中
<script>
$(function () {
$('input').iCheck({
checkboxClass: 'icheckbox_square-blue',
radioClass: 'iradio_square-blue',
increaseArea: '20%' // optional
});
$(".btn").click(doLogin);
});
function doLogin(){
var params={
username:$("#usernameId").val(),
password:$("#passwordId").val(),
isRememberMe:$("#rememberId").prop("checked")
}
var url="user/doLogin";
console.log("params",params);
$.post(url,params,function(result){
console.log("login.result",result);
if(result.state==1){
//跳转到indexUI对应的页面
location.href="doIndexUI?t="+Math.random();
}else{
$(".login-box-msg").html(result.message);
}
return false;//防止刷新时重复提交
});
}
</script>
退出操作配置实现
在SpringShiroConfig配置类中，修改过滤规则,添加以下过滤即可
filterMap.put("/doLogout", "logout");
Shiro框架授权过程实现
授权流程分析
授权即对用户资源访问的授权（是否允许用户访问此资源）
其中授权流程分析如下：
- 系统调用subject相关方法将用户信息(例如isPermitted)递交给SecurityManager。
- SecurityManager将权限检测操作委托给Authorizer对象。
- Authorizer将用户信息委托给realm。
- Realm访问数据库获取用户权限信息并封装。
- Authorizer对用户授权信息进行判定。
不使用shiro如何完成授权操作？intercetor，aop。
添加授权配置
在SpringShiroConfig配置类中，添加授权时的相关配置：
第一步:配置bean对象的生命周期管理(SpringBoot可以不配置)
//配置bean对象的生命周期管理
@Bean
public LifecycleBeanPostProcessor lifecycleBeanPostProcessor () {
return new LifecycleBeanPostProcessor();
}
第二步: 通过如下配置要为目标业务对象创建代理对象（SpringBoot中可省略）
@DependsOn("lifecycleBeanPostProcessor")
@Bean
public DefaultAdvisorAutoProxyCreator defaultAdvisorAutoProxyCreator() {
return new DefaultAdvisorAutoProxyCreator();
}
第三步:配置advisor对象,shiro框架底层会通过此对象的matchs方法返回值(类似切入点)决定是否创建代理对象,进行权限控制。
//配置Advisor对象，此对象内容会关联切入点和相关通知
@Bean
public AuthorizationAttributeSourceAdvisor
authorizationAttributeSourceAdvisor (
SecurityManager securityManager) {
AuthorizationAttributeSourceAdvisor advisor=
new AuthorizationAttributeSourceAdvisor();
advisor.setSecurityManager(securityManager);
return advisor;
}
授权服务端实现
核心业务分析
Dao实现
-
业务描述及设计实现。
登陆用户ID，认证信息获取登陆用户的权限信息，并进行封装,首先根据用户的id查询用户对应的角色id,然后基于角色id查询角色对应的菜单id,最后根据菜单id查询权限的标识。 -
关键代码分析及实现。
第一步：在SysUserRoleDao中定义基于用户id查找角色id的方法(假如方法已经存在则无需再写)List<Integer> findRoleIdsByUserId(Integer id); 第二步：在SysRoleMenuDao中定义基于角色id查找菜单id的方法
List<Integer> findMenuIdsByRoleIds( @Param("roleIds")List<Integer> roleIds); 第三步：在SysMenuDao中基于菜单id查找权限标识的方法
List<String> findPermissions( @Param("menuIds") List<Integer> menuIds);
Mapper实现
-
业务描述及设计实现。
基于Dao中方法，定义映射元素。 -
关键代码分析及实现。
第一步：在SysUserRoleMapper中定义findRoleIdsByUserId元素。
<select id="findRoleIdsByUserId" resultType="int"> select role_id from sys_user_roles where user_id=#{userId} </select>第二步:在SysRoleMenuMapper中定义findMenuIdsByRoleIds元素。
<select id="findMenuIdsByRoleIds" resultType="integer"> select menu_id from sys_role_menus where role_id in <foreach collection="roleIds" item="roleId" open="(" close=")" separator=","> #{roleId} </foreach>第三步:在SysMenuMapper中定义findPermissions元素.
<select id="findPermissions" resultType="string"> select permission <!-- sys:user:update --> from sys_menus where id in <foreach collection="menuIds" item="menuId" open="(" close=")" separator=","> #{menuId} </foreach> </select>
Service实现
- 业务描述及设计实现。
在ShiroUserReam类中，重写对象realm的doGetAuthorizationInfo方法，并完成用户权限信息的获取以及封装，最后将信息传递给授权管理器完成授权操作。 - 关键代码分析及实现。
修改ShiroUserRealm类中的doGetAuthorizationInfo方法
/**
* 完成授权信息的获取和封装
*/
@Override
protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {
//获取登录用户信息 例如id
SysUser sysUser =(SysUser)principals.getPrimaryPrincipal();//主身份，基于认证传的信息
Integer userId = sysUser.getId();
//基于用户的id获取用户所拥有的角色
List<Integer> roleIds = sysUserRoleDao.findRoleIdsByUserId(userId);
if (roleIds==null || roleIds.size()==0) {
throw new AuthorizationException();
}
//基于角色id 获取对应的菜单id
List<Integer> menuIds =sysRoleMenuDao.findMenuIdsByRoleIds(roleIds);
if (menuIds==null || menuIds.size()==0) {
throw new AuthorizationException();
}
//基于菜单id 获取权限标识
List<String> permissions = sysMenuDao.findPermissions(menuIds);
if (permissions==null || permissions.size()==0) {
throw new AuthorizationException();
}
//对权限标识信息进行封装并返回
Set<String> set = new HashSet<>();
for (String per : permissions) {
if (!StringUtils.isEmpty(per)) {
set.add(per);
}
}
//System.out.println("set:"+set);
SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
//这里不可以使用构造方法赋值，必须要通过set方法
info.setStringPermissions(set);
return info;
}
授权访问实描述现
在需要进行授权访问的业务层（Service）方法上，添加执行此方法需要的权限标识，参考代码@RequiresPermissions(“sys:user:update”)
只有在哪个方法上面使用了该注解,那么才会对该方法使用权限的控制
@RequiresPermissions注解的说明
/**
* @RequiresPermissions 这个注解描述的方法为一个切入点方法。此方法在执行之前
* 需要进行权限检测(负责这个过程的方法是一个通知方法)，假如用户权限中包含
* @RequiresPermissions 注解value属性指定的值，则授权访问，不包含则抛出异常。
* 思考：假如你去设计这个切入点对应的通知方法，你会做什么？
*1)目标方法执行之前获取方法上的@RequiresPermissions注解，进而取到注解中内容。
*2)将注解中内容提交(subject.checkPermission(perstr))给SecurityManager对象(此对象负责授权操作)
*3)SecurityManager会基于realm去查找用户拥有的权限(这部分我们自己实现)。
*4)SecurityManager会判断用户拥有权限中是否包含RequiresPermissions注解中的内容
*5)SecurityManager基于用户权限进行授权或抛出异常。
*/
说明：此要注解一定要添加到业务层方法上。
