Shiro安全框架入门篇

一、Shiro框架介绍

Apache Shiro是Java的一个安全框架,旨在简化身份验证和授权。Shiro在JavaSE和JavaEE项目中都可以使用。它主要用来处理身份认证,授权,企业会话管理和加密等。Shiro的具体功能点如下:

(1)身份认证/登录,验证用户是不是拥有相应的身份; 
(2)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; 
(3)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; 
(4)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; 
(5)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; 
(6)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; 
(7)提供测试支持; 
(8)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; 
(9)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。

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 SupportWeb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;

Concurrencyshiro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);

SessionDAODAO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。

二、Shiro实例详细说明

这里有必要说清楚”shiroFilter” 这个bean里面的各个属性property的含义:

(1)securityManager:这个属性是必须的,没什么好说的,就这样配置就好。 
(2)loginUrl:没有登录的用户请求需要登录的页面时自动跳转到登录页面,可配置也可不配置。 
(3)successUrl:登录成功默认跳转页面,不配置则跳转至”/”,一般可以不配置,直接通过代码进行处理。 
(4)unauthorizedUrl:没有权限默认跳转的页面。 
(5)filterChainDefinitions,对于过滤器就有必要详细说明一下:

1)Shiro验证URL时,URL匹配成功便不再继续匹配查找(所以要注意配置文件中的URL顺序,尤其在使用通配符时),故filterChainDefinitions的配置顺序为自上而下,以最上面的为准

2)当运行一个Web应用程序时,Shiro将会创建一些有用的默认Filter实例,并自动地在[main]项中将它们置为可用自动地可用的默认的Filter实例是被DefaultFilter枚举类定义的,枚举的名称字段就是可供配置的名称

3)通常可将这些过滤器分为两组:

anon,authc,authcBasic,user是第一组认证过滤器

perms,port,rest,roles,ssl是第二组授权过滤器

注意user和authc不同:当应用开启了rememberMe时,用户下次访问时可以是一个user,但绝不会是authc,因为authc是需要重新认证的 
user表示用户不一定已通过认证,只要曾被Shiro记住过登录状态的用户就可以正常发起请求,比如rememberMe

说白了,以前的一个用户登录时开启了rememberMe,然后他关闭浏览器,下次再访问时他就是一个user,而不会authc

4)举几个例子 
/admin=authc,roles[admin] 表示用户必需已通过认证,并拥有admin角色才可以正常发起’/admin’请求 
/edit=authc,perms[admin:edit] 表示用户必需已通过认证,并拥有admin:edit权限才可以正常发起’/edit’请求 
/home=user 表示用户不一定需要已经通过认证,只需要曾经被Shiro记住过登录状态就可以正常发起’/home’请求

5)各默认过滤器常用如下(注意URL Pattern里用到的是两颗星,这样才能实现任意层次的全匹配) 
/admins/**=anon 无参,表示可匿名使用,可以理解为匿名用户或游客 
/admins/user/**=authc 无参,表示需认证才能使用 
/admins/user/**=authcBasic 无参,表示httpBasic认证 
/admins/user/**=user 无参,表示必须存在用户,当登入操作时不做检查 
/admins/user/**=ssl 无参,表示安全的URL请求,协议为https 
/admins/user/*=perms[user:add:
参数可写多个,多参时必须加上引号,且参数之间用逗号分割,如/admins/user/*=perms[“user:add:,user:modify:*”] 
当有多个参数时必须每个参数都通过才算通过,相当于isPermitedAll()方法 
/admins/user/**=port[8081] 
当请求的URL端口不是8081时,跳转到schemal://serverName:8081?queryString 
其中schmal是协议http或https等,serverName是你访问的Host,8081是Port端口,queryString是你访问的URL里的?后面的参数 
/admins/user/**=rest[user] 
根据请求的方法,相当于/admins/user/**=perms[user:method],其中method为post,get,delete等 
/admins/user/**=roles[admin] 
参数可写多个,多个时必须加上引号,且参数之间用逗号分割,如/admins/user/**=roles[“admin,guest”] 
当有多个参数时必须每个参数都通过才算通过,相当于hasAllRoles()方法

获取用户信息

protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authcToken)throws AuthenticationException {UsernamePasswordToken token = (UsernamePasswordToken) authcToken;User user = userDAO.findUser(token.getUsername());if (user != null) {return new SimpleAuthenticationInfo(user.getId(), user.getPassword(), getName());} else {return null;}}

获取相关权限

protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {Long userId = (Long) principals.fromRealm(getName()).iterator().next();User user = userDAO.getUser(userId);if(user!=null){SimpleAuthorizationInfo info= new SimpleAuthorizationInfo();for(Role role :user.getRoles()){info.addRole(role.getName());info.addStringPermissions(role.getPermissions());}return info;} else{return null;}}

 

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