03-Apache Shiro 安全框架(练一个)

Posted 2021-08-20 雨田说码

Shiro安全框架简介

Shiro概述

Shiro是apache旗下一个开源安全框架，它对软件系统中的安全认证相关功能进行了抽封装，实现了用户身份认证，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,其具体流程如图所示：

Shiro概要架构

在概念层面，Shiro 架构包含三个主要的理念，如图所示：

其中：

1. Subject :主体对象，负责提交用户认证和授权信息。
2. SecurityManager：安全管理器，负责认证，授权等业务实现。
3. 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，其具体架构如图-6所示：

其中：

1. Subject（主体）:与软件交互的一个特定的实体（用户、第三方服务等）。
2. SecurityManager(安全管理器) :Shiro 的核心，用来协调管理组件工作。
3. Authenticator(认证管理器):负责执行认证操作。
4. Authorizer(授权管理器):负责授权检测。
5. SessionManager(会话管理):负责创建并管理用户 Session 生命周期，提供一个强有力的 Session 体验。
6. SessionDAO:代表 SessionManager 执行 Session 持久（CRUD）动作，它允许任何存储的数据挂接到 session 管理基础上。
7. CacheManager（缓存管理器）:提供创建缓存实例和管理缓存生命周期的功能。
8. Cryptography(加密管理器):提供了加密方式的设计及管理。
9. Realms(领域对象):是shiro和你的应用程序安全数据之间的桥梁。

Shiro框架认证拦截实现

添加shiro依赖

使用spring整合shiro时，需要在pom.xml中添加如下依赖(参考官网http://shiro.apache.org/spring-boot.html),假如项目中添加过shiro-spring依赖，将shiro-spring依赖替换掉即可。代码如下：

<dependency>
<groupId>org.apache.shiro</groupId>
<artifactId>shiro-spring-boot-web-starter</artifactId>
<version>1.7.0</version>
</dependency> 

Shiro核心对象配置

第一步: 创建一个Realm类型的实现类(基于此类通过DAO访问数据库)，关键代码如下：

package com.cy.pj.sys.service.realm;
public class ShiroRealm extends AuthorizingRealm {
    /**此方法负责获取并封装授权信息*/
    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(
             PrincipalCollection principalCollection) {
        return null;
    }
    /**此方法负责获取并封装认证信息*/
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(
         AuthenticationToken authenticationToken) 
throws AuthenticationException {
        return null;
    }
}

第二步：在项目启动类中添加Realm对象配置，关键代码如下：，关键代码如下：

@Bean
public Realm realm() {//org.apache.shiro.realm.Realm
      return new ShiroRealm();
}

第三步: 在启动类中定义过滤规则(哪些访问路径要进行认证才可以访问),关键代码如下：

@Bean
public ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition() {
    DefaultShiroFilterChainDefinition chainDefinition = new DefaultShiroFilterChainDefinition();
     //配置/user/login/**开头的资源，可以匿名访问(不用登录就可以访问),
     //其中anon为shiro框架指定的匿名过滤器     chainDefinition.addPathDefinition("/user/login/**","anon");
     //配置登出操作
     chainDefinition.addPathDefinition("/user/logout","logout");
     //配置以/**开头的资源必须都要经过认证，
     //其中authc为shiro框架指定的认证过滤器
      chainDefinition.addPathDefinition("/**", "authc");
    return chainDefinition;
}

第四步：在spring的配置文件(application.yml)中，添加登录页面的配置，关键代码如下：

shiro: 
loginUrl: /login.html

说明：假如没有login.html，需要先准备login.html

启动服务进行访问测试

打开浏览器，输入http://localhost/user/检测是否会出现登录窗口。

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）流程图所示:

其中认证流程分析如下:

1. 系统调用subject的login方法将用户信息提交给SecurityManager
2. SecurityManager将认证操作委托给认证器对象Authenticator
3. Authenticator将用户输入的身份信息传递给Realm。
4. Realm访问数据库获取用户信息然后对信息进行封装并返回。
5. 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。

认证逻辑实现

第一步: 定义Realm类，并修改ShiroRealm中获取认证信息的方法，关键代码如下：

@Override
protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken)
 throws AuthenticationException {
     //1.获取用户提交的认证用户信息
    UsernamePasswordToken upToken=(UsernamePasswordToken) authenticationToken;
    String username=upToken.getUsername();
     //2.基于用户名查询从数据库用户信息
    //3.判断用户是否存在
    if(!"jack".equals(username)) throw new UnknownAccountException();//账户不存在
 //5.封装认证信息并返回
String salt="ABCD";
ByteSource credentialsSalt= ByteSource.Util.bytes(salt);
String hashedPassword="来自数据库的密码";
    SimpleAuthenticationInfo info=
            new SimpleAuthenticationInfo(
                    username, //principal 传入的用户身份
                    hashedPassword,//hashedCredentials
                    credentialsSalt,//credentialsSalt
                    getName());
    return info;
}

第二步:在ShiroRealm中重谢获取凭证加密算法的方法，关键代码如下：

@Override
public CredentialsMatcher getCredentialsMatcher() {
    HashedCredentialsMatcher matcher=new HashedCredentialsMatcher();
    matcher.setHashAlgorithmName("MD5");
    matcher.setHashIterations(1);
    return matcher;
}

第三步：定义Controller逻辑

@GetMapping("/login/{username}/{password}")
public JsonResult doLogin(@PathVariable String username,
@PathVariable String password){
    //将账号和密码封装token对象
    UsernamePasswordToken token = //参考官网
            new UsernamePasswordToken(username, password);
    //基于subject对象将token提交给securityManager
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    subject.login(token);//提交给securityManager
    return new JsonResult("login ok");
}

第四步：:统一异常处理类中添加shiro异常处理代码，关键如下：

@ExceptionHandler(ShiroException.class)
public JsonResult doShiroException(ShiroException e){
   JsonResult r=new JsonResult();
   r.setState(0);
   if(e instanceof UnknownAccountException){
       r.setMessage("用户名不存在");
   }else if(e instanceof IncorrectCredentialsException){
       r.setMessage("密码不正确");
   }else if(e instanceof LockedAccountException){
       r.setMessage("账户被锁定");
   }else if(e instanceof AuthorizationException){
       r.setMessage("没有权限");
   }else{
       r.setMessage("认证或授权失败");
   }
   return r;
}

登陆与登出配置

假如已配置，则可忽略。
第一步：在过滤配置中允许登录时的url匿名访问，关键代码如下：

chainDefinition.addPathDefinition("/user/login/**","anon");

第二步:再过滤配置中配置登出url操作，关键代码如下:

chainDefinition.addPathDefinition("/user/logout","logout");

第三步：启动服务器，进行登录、登出访问测试

Shio框架授权业务实现

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），用户访问系统资源时的授权流程如图所示:

其中授权流程分析如下：

1. 系统调用subject相关方法将用户信息(例如isPermitted)递交给SecurityManager。
2. SecurityManager将权限检测操作委托给Authorizer对象。
3. Authorizer将用户信息委托给realm。
4. Realm访问数据库获取用户权限信息并封装。
5. Authorizer对用户授权信息进行判定。
   思考：思考不使用shiro如何完成授权操作？intercetor，aop。

4.2 授权逻辑实现
4.2.1 Realm逻辑
修改ShiroRealm中获取权限并封装权限信息的方法,关键代码如下：

@Override
protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(
        PrincipalCollection principalCollection) {
    //1.获取登录用户(登录时传入的用户身份是谁)
    //2.基于登录用户id获取用户权限标识(后续从数据库获取)
    Set<String> stringPermissions=new HashSet<>();
Set<String> stringPermissions=new HashSet<>();
stringPermissions.add(“sys:user:retrieve”)
stringPermissions.add(“sys:user:create”)
    //3.封装数据并返回
    SimpleAuthorizationInfo info=new SimpleAuthorizationInfo();
    info.setStringPermissions(stringPermissions);
    return info;
}

Service逻辑

在shiro框架中,授权切入点方法需要通过@RequiresPermissions注解进行描述,例如:

@RequiresPermissions("sys:user:update")
@RequestMapping("doUpdate")
public String doUpdate(){
        return "update resource";
}

其中, @RequiresPermissions注解中定义的内容为,访问此方法需要的权限.

总结（Summary）

本章节首先认识了一个Shiro安全框架，并基于此框架讲解了认证和授权等两大工程。