Shiro学习身份验证

Posted 2020-07-05 AlexLongjiu

身份验证：即在应用中谁能证明他就是他本人。一般提供如他们的身份ID一些标识信息来表明他就是他本人，如提供身份证，用户名/密码来证明。
在shiro中，用户需要提供principals （身份）和credentials（证明）给shiro，从而应用能验证用户身份：
principals：身份，即主体的标识属性，可以是任何东西，如用户名、邮箱等，唯一即可。一个主体可以有多个principals，但只有一个Primary principals，一般是用户名/密码/手机号。
credentials：证明/凭证，即只有主体知道的安全值，如密码/数字证书等。
最常见的principals和credentials组合就是用户名/密码了。接下来先进行一个基本的身份认证。

另外两个相关的概念是之前提到的Subject及Realm，分别是主体及验证主体的数据源。

2.2 环境准备
本文使用Maven构建，因此需要一点Maven知识。首先准备环境依赖：
Java代码

<dependencies>  
    <dependency>  
        <groupId>junit</groupId>  
        <artifactId>junit</artifactId>  
        <version>4.9</version>  
    </dependency>  
    <dependency>  
        <groupId>commons-logging</groupId>  
        <artifactId>commons-logging</artifactId>  
        <version>1.1.3</version>  
    </dependency>  
    <dependency>  
        <groupId>org.apache.shiro</groupId>  
        <artifactId>shiro-core</artifactId>  
        <version>1.2.2</version>  
    </dependency>  
</dependencies>

添加junit、common-logging及shiro-core依赖即可。

2.3 登录/退出
1、首先准备一些用户身份/凭据（shiro.ini）
Java代码 收藏代码

[users]  
zhang=123  
wang=123  

此处使用ini配置文件，通过[users]指定了两个主体：zhang/123、wang/123。

2、测试用例（com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest）
Java代码

@Test  
public void testHelloworld() {  
    //1、获取SecurityManager工厂，此处使用Ini配置文件初始化SecurityManager  
    Factory<org.apache.shiro.mgt.SecurityManager> factory =  
            new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");  
    //2、得到SecurityManager实例 并绑定给SecurityUtils  
    org.apache.shiro.mgt.SecurityManager securityManager = factory.getInstance();  
    SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);  
    //3、得到Subject及创建用户名/密码身份验证Token（即用户身份/凭证）  
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();  
    UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhang", "123");  

    try {  
        //4、登录，即身份验证  
        subject.login(token);  
    } catch (AuthenticationException e) {  
        //5、身份验证失败  
    }  

    Assert.assertEquals(true, subject.isAuthenticated()); //断言用户已经登录  

    //6、退出  
    subject.logout();  
}  

2.1、首先通过new IniSecurityManagerFactory并指定一个ini配置文件来创建一个SecurityManager工厂；
2.2、接着获取SecurityManager并绑定到SecurityUtils，这是一个全局设置，设置一次即可；
2.3、通过SecurityUtils得到Subject，其会自动绑定到当前线程；如果在web环境在请求结束时需要解除绑定；然后获取身份验证的Token，如用户名/密码；
2.4、调用subject.login方法进行登录，其会自动委托给SecurityManager.login方法进行登录；
2.5、如果身份验证失败请捕获AuthenticationException或其子类，常见的如： 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）等，具体请查看其继承关系；对于页面的错误消息展示，最好使用如“用户名/密码错误”而不是“用户名错误”/“密码错误”，防止一些恶意用户非法扫描帐号库；
2.6、最后可以调用subject.logout退出，其会自动委托给SecurityManager.logout方法退出。

从如上代码可总结出身份验证的步骤：
1、收集用户身份/凭证，即如用户名/密码；
2、调用Subject.login进行登录，如果失败将得到相应的AuthenticationException异常，根据异常提示用户错误信息；否则登录成功；
3、最后调用Subject.logout进行退出操作。

如上测试的几个问题：
1、用户名/密码硬编码在ini配置文件，以后需要改成如数据库存储，且密码需要加密存储；
2、用户身份Token可能不仅仅是用户名/密码，也可能还有其他的，如登录时允许用户名/邮箱/手机号同时登录。

2.4 身份认证流程

流程如下：
1、首先调用Subject.login(token)进行登录，其会自动委托给Security Manager，调用之前必须通过SecurityUtils. setSecurityManager()设置；
2、SecurityManager负责真正的身份验证逻辑；它会委托给Authenticator进行身份验证；
3、Authenticator才是真正的身份验证者，Shiro API中核心的身份认证入口点，此处可以自定义插入自己的实现；
4、Authenticator可能会委托给相应的AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证，默认ModularRealmAuthenticator会调用AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证；
5、Authenticator会把相应的token传入Realm，从Realm获取身份验证信息，如果没有返回/抛出异常表示身份验证失败了。此处可以配置多个Realm，将按照相应的顺序及策略进行访问。

2.5 Realm
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。如我们之前的ini配置方式将使用org.apache.shiro.realm.text.IniRealm。

org.apache.shiro.realm.Realm接口如下：
Java代码

String getName(); //返回一个唯一的Realm名字  
boolean supports(AuthenticationToken token); //判断此Realm是否支持此Token  
AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)  
 throws AuthenticationException;  //根据Token获取认证信息  

单Realm配置
1、自定义Realm实现（com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1）：
Java代码

public class MyRealm1 implements Realm {  
    @Override  
    public String getName() {  
        return "myrealm1";  
    }  
    @Override  
    public boolean supports(AuthenticationToken token) {  
        //仅支持UsernamePasswordToken类型的Token  
        return token instanceof UsernamePasswordToken;   
    }  
    @Override  
    public AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {  
        String username = (String)token.getPrincipal();  //得到用户名  
        String password = new String((char[])token.getCredentials()); //得到密码  
        if(!"zhang".equals(username)) {  
            throw new UnknownAccountException(); //如果用户名错误  
        }  
        if(!"123".equals(password)) {  
            throw new IncorrectCredentialsException(); //如果密码错误  
        }  
        //如果身份认证验证成功，返回一个AuthenticationInfo实现；  
        return new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName());  
    }  
}   

2、ini配置文件指定自定义Realm实现(shiro-realm.ini)
Java代码

#声明一个realm  
myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1  
#指定securityManager的realms实现  
securityManager.realms=$myRealm1  

通过$name来引入之前的realm定义

3、测试用例请参考com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest的testCustomRealm测试方法，只需要把之前的shiro.ini配置文件改成shiro-realm.ini即可。

多Realm配置
1、ini配置文件（shiro-multi-realm.ini）
Java代码

#声明一个realm  
myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1  
myRealm2=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm2  
#指定securityManager的realms实现  
securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm2   

securityManager会按照realms指定的顺序进行身份认证。此处我们使用显示指定顺序的方式指定了Realm的顺序，如果删除“securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm2”，那么securityManager会按照realm声明的顺序进行使用（即无需设置realms属性，其会自动发现），当我们显示指定realm后，其他没有指定realm将被忽略，如“securityManager.realms=$myRealm1”，那么myRealm2不会被自动设置进去。

2、测试用例请参考com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest的testCustomMultiRealm测试方法。

Shiro默认提供的Realm

以后一般继承AuthorizingRealm（授权）即可；其继承了AuthenticatingRealm（即身份验证），而且也间接继承了CachingRealm（带有缓存实现）。其中主要默认实现如下：
org.apache.shiro.realm.text.IniRealm：[users]部分指定用户名/密码及其角色；[roles]部分指定角色即权限信息；
org.apache.shiro.realm.text.PropertiesRealm： user.username=password,role1,role2指定用户名/密码及其角色；role.role1=permission1,permission2指定角色及权限信息；
org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm：通过sql查询相应的信息，如“select password from users where username = ?”获取用户密码，“select password, password_salt from users where username = ?”获取用户密码及盐；“select role_name from user_roles where username = ?”获取用户角色；“select permission from roles_permissions where role_name = ?”获取角色对应的权限信息；也可以调用相应的api进行自定义sql；

JDBC Realm使用
1、数据库及依赖
Java代码

<dependency>  
    <groupId>mysql</groupId>  
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>  
    <version>5.1.25</version>  
</dependency>  
<dependency>  
    <groupId>com.alibaba</groupId>  
    <artifactId>druid</artifactId>  
    <version>0.2.23</version>  
</dependency>

本文将使用mysql数据库及druid连接池；

2、到数据库shiro下建三张表：users（用户名/密码）、user_roles（用户/角色）、roles_permissions（角色/权限），具体请参照shiro-example-chapter2/sql/shiro.sql；并添加一个用户记录，用户名/密码为zhang/123；

3、ini配置（shiro-jdbc-realm.ini）
Java代码

jdbcRealm=org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm  
dataSource=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource  
dataSource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver  
dataSource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/shiro  
dataSource.username=root  
#dataSource.password=  
jdbcRealm.dataSource=$dataSource  
securityManager.realms=$jdbcRealm   

1、变量名=全限定类名会自动创建一个类实例
2、变量名.属性=值 自动调用相应的setter方法进行赋值
3、$变量名 引用之前的一个对象实例
4、测试代码请参照com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest的testJDBCRealm方法，和之前的没什么区别。

2.6 Authenticator及AuthenticationStrategy
Authenticator的职责是验证用户帐号，是Shiro API中身份验证核心的入口点：
Java代码 收藏代码

public AuthenticationInfo authenticate(AuthenticationToken authenticationToken)  
            throws AuthenticationException;   

如果验证成功，将返回AuthenticationInfo验证信息；此信息中包含了身份及凭证；如果验证失败将抛出相应的AuthenticationException实现。

SecurityManager接口继承了Authenticator，另外还有一个ModularRealmAuthenticator实现，其委托给多个Realm进行验证，验证规则通过AuthenticationStrategy接口指定，默认提供的实现：
FirstSuccessfulStrategy：只要有一个Realm验证成功即可，只返回第一个Realm身份验证成功的认证信息，其他的忽略；
AtLeastOneSuccessfulStrategy：只要有一个Realm验证成功即可，和FirstSuccessfulStrategy不同，返回所有Realm身份验证成功的认证信息；
AllSuccessfulStrategy：所有Realm验证成功才算成功，且返回所有Realm身份验证成功的认证信息，如果有一个失败就失败了。

ModularRealmAuthenticator默认使用AtLeastOneSuccessfulStrategy策略。

假设我们有三个realm：
myRealm1： 用户名/密码为zhang/123时成功，且返回身份/凭据为zhang/123；
myRealm2： 用户名/密码为wang/123时成功，且返回身份/凭据为wang/123；
myRealm3： 用户名/密码为zhang/123时成功，且返回身份/凭据为[e-mail]/123，和myRealm1不同的是返回时的身份变了；

1、ini配置文件(shiro-authenticator-all-success.ini)
Java代码

#指定securityManager的authenticator实现  
authenticator=org.apache.shiro.authc.pam.ModularRealmAuthenticator  
securityManager.authenticator=$authenticator  

#指定securityManager.authenticator的authenticationStrategy  
allSuccessfulStrategy=org.apache.shiro.authc.pam.AllSuccessfulStrategy  
securityManager.authenticator.authenticationStrategy=$allSuccessfulStrategy  

Java代码

myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1  
myRealm2=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm2  
myRealm3=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm3  
securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm3  

2、测试代码（com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.AuthenticatorTest）
2.1、首先通用化登录逻辑
Java代码

private void login(String configFile) {  
    //1、获取SecurityManager工厂，此处使用Ini配置文件初始化SecurityManager  
    Factory<org.apache.shiro.mgt.SecurityManager> factory =  
            new IniSecurityManagerFactory(configFile);  

    //2、得到SecurityManager实例 并绑定给SecurityUtils  
    org.apache.shiro.mgt.SecurityManager securityManager = factory.getInstance();  
    SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);  

    //3、得到Subject及创建用户名/密码身份验证Token（即用户身份/凭证）  
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();  
    UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhang", "123");  

    subject.login(token);  
}  

2.2、测试AllSuccessfulStrategy成功：
Java代码

@Test  
public void testAllSuccessfulStrategyWithSuccess() {  
    login("classpath:shiro-authenticator-all-success.ini");  
    Subject subject = SecurityUtils.getSubject();  

    //得到一个身份集合，其包含了Realm验证成功的身份信息  
    PrincipalCollection principalCollection = subject.getPrincipals();  
    Assert.assertEquals(2, principalCollection.asList().size());  
}   

即PrincipalCollection包含了zhang和[e-mail]身份信息。

2.3、测试AllSuccessfulStrategy失败：
Java代码

 @Test(expected = UnknownAccountException.class)  
    public void testAllSuccessfulStrategyWithFail() {  
        login("classpath:shiro-authenticator-all-fail.ini");  
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();  
}   

shiro-authenticator-all-fail.ini与shiro-authenticator-all-success.ini不同的配置是使用了securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm2；即myRealm验证失败。

对于AtLeastOneSuccessfulStrategy和FirstSuccessfulStrategy的区别，请参照testAtLeastOneSuccessfulStrategyWithSuccess和testFirstOneSuccessfulStrategyWithSuccess测试方法。唯一不同点一个是返回所有验证成功的Realm的认证信息；另一个是只返回第一个验证成功的Realm的认证信息。

自定义AuthenticationStrategy实现，首先看其API：
Java代码

//在所有Realm验证之前调用  
AuthenticationInfo beforeAllAttempts(  
Collection<? extends Realm> realms, AuthenticationToken token)   
throws AuthenticationException;  
//在每个Realm之前调用  
AuthenticationInfo beforeAttempt(  
Realm realm, AuthenticationToken token, AuthenticationInfo aggregate)   
throws AuthenticationException;  
//在每个Realm之后调用  
AuthenticationInfo afterAttempt(  
Realm realm, AuthenticationToken token,   
AuthenticationInfo singleRealmInfo, AuthenticationInfo aggregateInfo, Throwable t)  
throws AuthenticationException;  
//在所有Realm之后调用  
AuthenticationInfo afterAllAttempts(  
AuthenticationToken token, AuthenticationInfo aggregate)   
throws AuthenticationException;  

因为每个AuthenticationStrategy实例都是无状态的，所有每次都通过接口将相应的认证信息传入下一次流程；通过如上接口可以进行如合并/返回第一个验证成功的认证信息。

自定义实现时一般继承org.apache.shiro.authc.pam.AbstractAuthenticationStrategy即可，具体可以参考代码com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.authenticator.strategy包下OnlyOneAuthenticatorStrategy 和AtLeastTwoAuthenticatorStrategy。

到此基本的身份验证就搞定了，对于AuthenticationToken 、AuthenticationInfo和Realm的详细使用后续章节再陆续介绍。

示例源代码：https://github.com/zhangkaitao/shiro-example

本文借鉴：http://www.iteye.com/blogs/subjects/shiro?page=2