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前言

一、什么是 RBAC 呢?

二、RBAC 的组成

三、RBAC 的优缺点

3.1 优点:

3.2 缺点:

四、RBAC 的 3 种模型

4.1 RBAC0

4.2 RBAC1

4.3 RBAC2

五、总结


前言

随着软件系统的复杂性和规模的不断增长,权限管理成为了一个至关重要的问题。

在大型多人协作的系统中,如何有效地管理不同用户的访问权限,确保系统的安全性和稳定性,是每一个开发者都需要面对的挑战。为了解决这一问题,业界提出了一种被广泛应用的权限管理模型——基于角色的访问控制(Role-Based Access Control,简称RBAC)。

希望通过本篇博客的学习,您能够深入了解RBAC模型的核心思想和实现原理,掌握如何在实际项目中应用RBAC模型来提高系统的安全性和可维护性。

同时,我们也希望您能够将RBAC模型的思想和方法应用到其他类似的场景中,为您的开发工作带来更多的便利和效率。


一、什么是 RBAC 呢?

 RBAC 即基于角色的权限访问控制(Role-Based Access Control)。这是一种通过角色关联权限,角色同时又关联用户的授权方式。

简单地说:一个用户可以拥有若干角色,每一个角色又可以被分配若干权限,这样就构造成“用户-角色-权限”的授权模型。在这种模型中,用户与角色、角色与权限之间构成了多对多的关系。如下图:

以下是一个简单的RBAC模型的代码示例,使用Python编写:

class User:  def __init__(self, name):  self.name = name  self.roles = []  def add_role(self, role):  self.roles.append(role)  def has_role(self, role):  return role in self.roles  class Role:  def __init__(self, name):  self.name = name  self.permissions = []  def add_permission(self, permission):  self.permissions.append(permission)  def has_permission(self, permission):  return permission in self.permissions  class RBAC:  def __init__(self):  self.users = {}  self.roles = {}  def register_user(self, user):  self.users[user.name] = user  def register_role(self, role):  self.roles[role.name] = role  def assign_role(self, user, role):  user.add_role(role)  role.add_user(user)  def check_permission(self, user, permission):  for role in user.roles:  if role.has_permission(permission):  return True  return False

在这个示例中,我们定义了三个类:User、Role和RBAC。

  • User类表示用户,具有添加和检查角色的方法。
  • Role类表示角色,具有添加和检查权限的方法。
  • RBAC类是权限管理的主要类,具有注册用户、注册角色、分配角色和检查权限的方法。

在check_permission方法中,我们遍历用户的所有角色,检查每个角色是否具有所需的权限,如果找到一个角色具有该权限,则返回True。

如果没有任何角色具有该权限,则返回False。


二、RBAC 的组成

 在RBAC模型里面,有3个基础组成部分,分别是:用户、角色和权限。

RBAC通过定义角色的权限,并对用户授予某个角色从而来控制用户的权限,实现了用户和权限的逻辑分离(区别于ACL模型),极大地方便了权限的管理:

  • User(用户):每个用户都有唯一的UID识别,并被授予不同的角色
  • Role(角色):不同角色具有不同的权限
  • Permission(权限):访问权限
  • 用户-角色映射:用户和角色之间的映射关系
  • 角色-权限映射:角色和权限之间的映射

它们之间的关系如下图所示:


三、RBAC 的优缺点

3.1 优点

  • 简化了用户和权限的关系
  • 易扩展、易维护

3.2 缺点:

  • RBAC模型没有提供操作顺序的控制机制,这一缺陷使得RBAC模型很难适应哪些对操作次序有严格要求的系统

四、RBAC 的 3 种模型

4.1 RBAC0

RBAC0,是最简单、最原始的实现方式,也是其他RBAC模型的基础

在该模型中,用户和角色之间可以是多对多的关系,即一个用户在不同场景下是可以有不同的角色,例如:项目经理也可能是组长也可能是架构师。同时每个角色都至少有一个权限。这种模型下,用户和权限被分离独立开来,使得权限的授权认证更加灵活

4.2 RBAC1

基于RBAC0模型,引入了角色间的继承关系,即角色上有了上下级的区别。


角色间的继承关系可分为一般继承关系受限继承关系。一般继承关系仅要求角色继承关系是一个绝对偏序关系,允许角色间的多继承。而受限继承关系则进一步要求角色继承关系是一个树结构,实现角色间的单继承。

这种模型适合于角色之间层次分明,可以给角色分组分层。

4.3 RBAC2

RBAC2,基于RBAC0模型的基础上,进行了角色的访问控制

RBAC2中的一个基本限制是互斥角色的限制,互斥角色是指各自权限可以互相制约的两个角色。对于这类角色一个用户在某一次活动中只能被分配其中的一个角色,不能同时获得两个角色的使用权。

该模型有以下几种约束:

  • 互斥角色 :同一用户只能分配到一组互斥角色集合中至多一个角色,支持责任分离的原则。互斥角色是指各自权限互相制约的两个角色。对于这类角色一个用户在某一次活动中只能被分配其中的一个角色,不能同时获得两个角色的使用权。常举的例子:在审计活动中,一个角色不能同时被指派给会计角色和审计员角色。
  • 基数约束 :一个角色被分配的用户数量受限;一个用户可拥有的角色数目受限;同样一个角色对应的访问权限数目也应受限,以控制高级权限在系统中的分配。例如公司的领导人有限的;
  • 先决条件角色 :可以分配角色给用户仅当该用户已经是另一角色的成员;对应的可以分配访问权限给角色,仅当该角色已经拥有另一种访问权限。指要想获得较高的权限,要首先拥有低一级的权限。就像我们生活中,国家主席是从副主席中选举的一样。
  • 运行时互斥 :例如,允许一个用户具有两个角色的成员资格,但在运行中不可同时激活这两个角色。

五、总结

RBAC模型是一种灵活的、可扩展的权限管理方式,它将权限与角色相关联,而不是直接与用户相关联。

通过定义不同的角色,并为每个角色分配相应的权限,我们可以轻松地管理用户的访问权限。这种模型不仅简化了权限管理的复杂性,还提高了系统的可维护性和可扩展性。

在本篇博客中,我们将深入探讨RBAC模型的基本概念、特点、优势以及实现方式。我们将了解如何定义角色、分配权限以及实现角色的继承和层次结构。

同时,我们还将介绍RBAC模型在实际应用中的一些挑战和解决方案,以帮助您更好地理解和应用这一模型。


 

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