认证与Shiro安全框架

时间 2019-11-13

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1.简介前端

Apache Shiro是Java的一个安全框架。功能强大，使用简单的Java安全框架，它为开发人员提供一个直观而全面的认证，受权，加密及会话管理的解决方案。java

实际上，Shiro的主要功能是管理应用程序中与安全相关的所有，同时尽量支持多种实现方法。Shiro是创建在完善的接口驱动设计和面向对象原则之上的，支持各类自定义行为。Shiro提供的默认实现，使其能完成与其余安全框架一样的功能，这不也是咱们一直努力想要获得的吗！web

Apache Shiro至关简单，对比Spring Security，可能没有Spring Security作的功能强大，可是在实际工做时可能并不须要那么复杂的东西，因此使用小而简单的Shiro就足够了。对于它俩到底哪一个好，这个没必要纠结，能更简单的解决项目问题就行了。算法

Shiro能够很是容易的开发出足够好的应用，其不只能够用在JavaSE环境，也能够用在JavaEE环境。Shiro能够帮助咱们完成：认证、受权、加密、会话管理、与Web集成、缓存等。这不就是咱们想要的嘛，并且Shiro的API也是很是简单；其基本功能点以下图所示：spring

Authentication：身份认证/登陆，验证用户是否是拥有相应的身份；数据库

Authorization：受权，即权限验证，验证某个已认证的用户是否拥有某个权限；即判断用户是否能作事情，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备某个权限；apache

Session Manager：会话管理，即用户登陆后就是一次会话，在没有退出以前，它的全部信息都在会话中；会话能够是普通JavaSE环境的，也能够是如Web环境的；缓存

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；安全

Web Support：Web支持，能够很是容易的集成到Web环境；

Caching：缓存，好比用户登陆后，其用户信息、拥有的角色/权限没必要每次去查，这样能够提升效率；

Concurrency：shiro支持多线程应用的并发验证，即如在一个线程中开启另外一个线程，能把权限自动传播过去；

Testing：提供测试支持；

Run As：容许一个用户伪装为另外一个用户（若是他们容许）的身份进行访问；

Remember Me：记住我，这个是很是常见的功能，即一次登陆后，下次再来的话不用登陆了。

记住一点，Shiro不会去维护用户、维护权限；这些须要咱们本身去设计/提供；而后经过相应的接口注入给Shiro便可。

接下来咱们分别从外部和内部来看看Shiro的架构，对于一个好的框架，从外部来看应该具备很是简单易于使用的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，即很是容易插入用户自定义实现，由于任何框架都不能知足全部需求。

首先，咱们从外部来看Shiro吧，即从应用程序角度的来观察如何使用Shiro完成工做。以下图：

能够看到：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；其每一个API的含义：

Subject：主体，表明了当前“用户”，这个用户不必定是一个具体的人，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；全部Subject都绑定到SecurityManager，与Subject的全部交互都会委托给SecurityManager；能够把Subject认为是一个门面；SecurityManager才是实际的执行者；

SecurityManager：安全管理器；即全部与安全有关的操做都会与SecurityManager交互；且它管理着全部Subject；能够看出它是Shiro的核心，它负责与后边介绍的其余组件进行交互，若是学习过SpringMVC，你能够把它当作DispatcherServlet前端控制器；

Realm：域，Shiro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，那么它须要从Realm获取相应的用户进行比较以肯定用户身份是否合法；也须要从Realm获得用户相应的角色/权限进行验证用户是否能进行操做；能够把Realm当作DataSource，即安全数据源。

也就是说对于咱们而言，最简单的一个Shiro应用：

一、应用代码经过Subject来进行认证和受权，而Subject又委托给SecurityManager；

二、咱们须要给Shiro的SecurityManager注入Realm，从而让SecurityManager能获得合法的用户及其权限进行判断。

从以上也能够看出，Shiro不提供维护用户/权限，而是经过Realm让开发人员本身注入。

接下来咱们来从Shiro内部来看下Shiro的架构，以下图所示：

Subject：主体，能够看到主体能够是任何能够与应用交互的“用户”；

SecurityManager：至关于SpringMVC中的DispatcherServlet或者Struts2中的FilterDispatcher；是Shiro的心脏；全部具体的交互都经过SecurityManager进行控制；它管理着全部Subject、且负责进行认证和受权、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，若是用户以为Shiro默认的很差，能够自定义实现；其须要认证策略（Authentication Strategy），即什么状况下算用户认证经过了；

Authrizer：受权器，或者访问控制器，用来决定主体是否有权限进行相应的操做；即控制着用户能访问应用中的哪些功能；

Realm：能够有1个或多个Realm，能够认为是安全实体数据源，即用于获取安全实体的；能够是JDBC实现，也能够是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；因此咱们通常在应用中都须要实现本身的Realm；

SessionManager：若是写过Servlet就应该知道Session的概念，Session呢须要有人去管理它的生命周期，这个组件就是SessionManager；而Shiro并不只仅能够用在Web环境，也能够用在如普通的JavaSE环境、EJB等环境；全部呢，Shiro就抽象了一个本身的Session来管理主体与应用之间交互的数据；这样的话，好比咱们在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，这个时候就能够实现本身的分布式会话（如把数据放到Memcached服务器）；

SessionDAO：DAO你们都用过，数据访问对象，用于会话的CRUD，好比咱们想把Session保存到数据库，那么能够实现本身的SessionDAO，经过如JDBC写到数据库；好比想把Session放到Memcached中，能够实现本身的Memcached SessionDAO；另外SessionDAO中可使用Cache进行缓存，以提升性能；

CacheManager：缓存控制器，来管理如用户、角色、权限等的缓存的；由于这些数据基本上不多去改变，放到缓存中后能够提升访问的性能

Cryptography：密码模块，Shiro提升了一些常见的加密组件用于如密码加密/解密的。

2.过滤器和权限拦截器

过滤器简称	对应的java类
anon	org.apache.shiro.web.filter.authc.AnonymousFilter
authc	org.apache.shiro.web.filter.authc.FormAuthenticationFilter
authcBasic	org.apache.shiro.web.filter.authc.BasicHttpAuthenticationFilter
perms	org.apache.shiro.web.filter.authz.PermissionsAuthorizationFilter
port	org.apache.shiro.web.filter.authz.PortFilter
rest	org.apache.shiro.web.filter.authz.HttpMethodPermissionFilter
roles	org.apache.shiro.web.filter.authz.RolesAuthorizationFilter
ssl	org.apache.shiro.web.filter.authz.SslFilter
user	org.apache.shiro.web.filter.authc.UserFilter
logout	org.apache.shiro.web.filter.authc.LogoutFilter

3.前端Shiro标签

标签名称	标签条件（均是显示标签内容）
<shiro:authenticated>	登陆以后
<shiro:notAuthenticated>	不在登陆状态时
<shiro:guest>	用户在没有RememberMe时
<shiro:user>	用户在RememberMe时
<shiro:hasAnyRoles name="abc,123" >	在有abc或者123角色时
<shiro:hasRole name="abc">	拥有角色abc
<shiro:lacksRole name="abc">	没有角色abc
<shiro:hasPermission name="abc">	拥有权限资源abc
<shiro:lacksPermission name="abc">	没有abc权限资源
<shiro:principal>	默认显示用户名称

4.Spring security和Apache shiro差异

shiro配置更加容易理解，容易上手；security配置相对比较难懂。

在spring的环境下，security整合性更好。Shiro对不少其余的框架兼容性更好，号称是无缝集成。

shiro 不只仅可使用在web中，它能够工做在任何应用环境中。

在集群会话时Shiro最重要的一个好处或许就是它的会话是独立于容器的。

Shiro提供的密码加密使用起来很是方便。

5.控制精度

Shiro也支持注解方式。

注解方式控制权限只能是在方法上控制，没法控制类级别访问。

过滤器方式控制是根据访问的URL进行控制。容许使用*匹配URL，因此能够进行粗粒度，也能够进行细粒度控制。

6.Shiro具体应用

6.1.导入jar包

 <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-all</artifactId>
            <version>${shiro.version}</version>
 </dependency>

6.2.过滤器的配置

虽然须要配置10个过滤器，可是使用的时候只须要在web.xml中配置一个就能够（DelegatingFulterProxy）,具体配置以下

 1    <!-- Shiro Security filter  filter-name这个名字的值未来还会在spring中用到  -->
 2    <filter>
 3         <filter-name>shiroFilter</filter-name>
 4         <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>
 5         <init-param>
 6             <param-name>targetFilterLifecycle</param-name>
 7             <param-value>true</param-value>
 8         </init-param>
 9     </filter>
10     <filter-mapping>
11         <filter-name>shiroFilter</filter-name>
12         <url-pattern>/*</url-pattern>
13     </filter-mapping>
14

6.3.Shiro配置文件

 1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 2 <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"  
 3     xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"       
 4     xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"  
 5     xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"   
 6     xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"  
 7     xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"  
 8     xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans    
 9     http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd    
10     http://www.springframework.org/schema/aop    
11     http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd    
12     http://www.springframework.org/schema/tx    
13     http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd    
14     http://www.springframework.org/schema/context    
15     http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
16     
17     <description>Shiro的配置文件</description>
18     
19     <!-- SecurityManager配置 -->
20     <!-- 配置Realm域 -->
21     <!-- 密码比较器 -->
22     <!-- 代理如何生成？ 用工厂来生成Shiro的相关过滤器-->
23     <!-- 配置缓存：ehcache缓存 -->
24     <!-- 安全管理 -->
25     <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">
26         <!-- Single realm app.  If you have multiple realms, use the 'realms' property instead. -->
27         <property name="realm" ref="authRealm"/><!-- 引用自定义的realm -->
28         <!-- 缓存 -->
29         <property name="cacheManager" ref="shiroEhcacheManager"/>
30     </bean>
31 
32     <!-- 自定义权限认证 -->
33     <bean id="authRealm" class="cn.itcast.jk.shiro.AuthRealm">
34         <property name="userService" ref="userService"/>
35         <!-- 自定义密码加密算法  -->
36         <property name="credentialsMatcher" ref="passwordMatcher"/>
37     </bean>
38     
39     <!-- 设置密码加密策略 md5hash -->
40     <bean id="passwordMatcher" class="cn.itcast.jk.shiro.CustomCredentialsMatcher"/>
41 
42     <!-- filter-name这个名字的值来自于web.xml中filter的名字 -->
43     <bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">
44         <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
45         <!--登陆页面  -->
46         <property name="loginUrl" value="/index.jsp"></property>
47         <!-- 登陆成功后 -->      
48         <property name="successUrl" value="/home.action"></property>
49         <property name="filterChainDefinitions">
50             <!-- /**表明下面的多级目录也过滤 -->
51             <value>
52                 /index.jsp* = anon
53                 /home* = anon
54                 /sysadmin/login/login.jsp* = anon
55                 /sysadmin/login/logout.jsp* = anon
56                 /login* = anon
57                 /logout* = anon
58                 /components/** = anon
59                 /css/** = anon
60                 /images/** = anon
61                 /js/** = anon
62                 /make/** = anon
63                 /skin/** = anon
64                 /stat/** = anon
65                 /ufiles/** = anon
66                 /validator/** = anon
67                 /resource/** = anon
68                 /** = authc
69                 /*.* = authc
70             </value>
71         </property>
72     </bean>
73 
74     <!-- 用户受权/认证信息Cache, 采用EhCache  缓存 -->
75     <bean id="shiroEhcacheManager" class="org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager">
76         <property name="cacheManagerConfigFile" value="classpath:ehcache-shiro.xml"/>
77     </bean>
78 
79     <!-- 保证明现了Shiro内部lifecycle函数的bean执行 -->
80     <bean id="lifecycleBeanPostProcessor" class="org.apache.shiro.spring.LifecycleBeanPostProcessor"/>
81 
82     <!-- 生成代理，经过代理进行控制 -->
83     <bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"
84           depends-on="lifecycleBeanPostProcessor">
85         <property name="proxyTargetClass" value="true"/>
86     </bean>
87     
88     <!-- 安全管理器 -->
89     <bean class="org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor">
90         <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
91     </bean>
92     
93     
94 </beans>

6.4自定义密码比较器

密码比较器，用于用户登陆身份验证，用md5加密

 1 /**
 2  * 密码比较器：规范是extends SimpleCredentialsMatcher 
 3  * @author Administrator
 4  *
 5  */
 6 public class CustomCredentialsMatcher extends SimpleCredentialsMatcher {
 7 
 8     /**
 9      * 重写父类的密码比较的方法
10      * 比较的算法：
11      *     1.接收用户在密码框输入的明文
12      *     2.使用Md5Hash算法进行加密 
13      *     3.获取数据库中的加密的密码进行比较
14      *     
15      *     第一个参数token:表明用户在界面上输入的用户名和密码
16      *     第二个参数info:它内部会包含数据库中的密码（当前用户加密后的密码）
17      *     
18      *     返回值：若是返回true表明密码验证成功，若是返回false表明密码比对失败，失败后程序就会出现异常
19      *     
20      */
21     public boolean doCredentialsMatch(AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info) {
22         //1.向下转型
23         UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token;
24         
25         //2.获取用户名或密码
26         String username = upToken.getUsername();
27         //获取密码并使用Md5Hash算法进行加密 
28         String inputPwdEncrypt = Encrypt.md5(new String(upToken.getPassword()), username);
29         
30         //3.获取数据库中的加密的密码
31         String dbPwd = info.getCredentials().toString();
32         
33         return equals(inputPwdEncrypt, dbPwd);
34     }
35 
36 }

6.5编写自定义realm域

 1 public class AuthRealm extends AuthorizingRealm {
 2     private UserService userService;
 3     public void setUserService(UserService userService) {
 4         this.userService = userService;
 5     }
 6 
 7     //受权   第一个参数PrincipalCollection：Principal的集合，其实它里面放了一个用户的信息
 8     /**
 9      * 当jsp页面碰到shiro标签时，就会自动这个方法
10      */
11     protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection pc) {
12         //1.从Shiro中取出当前认证的用户对象
13         User user = (User)pc.fromRealm(this.getName()).iterator().next();
14         
15         //2.获取用户的相关权限，首先要去找到角色
16         Set<Role> roles = user.getRoles();//对象导航
17         
18         List<String> permissions = new ArrayList<String>();//产生一个用于保存模块列表的集合 
19         //3.遍历集合
20         for(Role role :roles){
21             //获得每一个角色对象
22             Set<Module> modules = role.getModules();//对象导航，获得这个角色下面的模块列表
23             
24             for(Module module :modules){
25                 //能够取到每一个模块
26                 permissions.add(module.getCpermission());
27             }
28         }
29         
30         //产生一个返回值的对象
31         SimpleAuthorizationInfo info = new SimpleAuthorizationInfo();
32         info.addStringPermissions(permissions);
33         
34         return info;
35     }
36 
37     //认证   第一个参数token:表明用户在界面上输入的用户名和密码    AuthenticationInfo
38     //若是函数返回null，程序也会抛出异常    若是正常程序就会自动进入到密码比较器
39     protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
40         
41         //1.向下转型
42         UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken) token;
43                 
44         //2.获取用户名
45         String username = upToken.getUsername();
46         
47         //3.根据用户名查询数据库
48         List<User> userList = userService.find("from User where userName=?" , User.class, new String[]{username});
49         
50         if(userList!=null && userList.size()>0){
51             User user = userList.get(0);
52             //第一个参数：表明用户的实体对象             第二个参数credentials：密码       第三个参数：relam的名字
53             return new SimpleAuthenticationInfo(user,user.getPassword(),this.getName());
54         }
55         return null;
56     }
57 
58 }

6.6.登陆操做

 1 public class LoginAction extends BaseAction {
 2 
 3     private static final long serialVersionUID = 1L;
 4 
 5     private String username;
 6     private String password;
 7 
 8 
 9 
10     //SSH传统登陆方式
11     public String login() throws Exception {
12         
13 //        if(true){
14 //            String msg = "登陆错误，请从新填写用户名密码!";
15 //            this.addActionError(msg);
16 //            throw new Exception(msg);
17 //        }
18 //        User user = new User(username, password);
19 //        User login = userService.login(user);
20 //        if (login != null) {
21 //            ActionContext.getContext().getValueStack().push(user);
22 //            session.put(SysConstant.CURRENT_USER_INFO, login);    //记录session
23 //            return SUCCESS;
24 //        }
25 //        return "login";
26         
27         
28         
29         if(UtilFuns.isEmpty(username)){
30             return "login";
31         }
32         
33         try {
34             //1.获得Subject
35             Subject subject =SecurityUtils.getSubject();
36             
37             //2.调用它的登陆方法
38             UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username,password);
39             subject.login(token);
40             
41             //3.取出Shiro中保存的用户信息
42             User user = (User) subject.getPrincipal();
43             
44             //4.将用户信息保存到session中
45             session.put(SysConstant.CURRENT_USER_INFO, user);
46             
47             
48             return SUCCESS;
49         } catch (Exception e) {
50             e.printStackTrace();
51             request.put("errorInfo", "登陆失败，用户名或密码错误！");
52             return "login";
53         }
54     }
55     
56     
57     //退出
58     public String logout(){
59         session.remove(SysConstant.CURRENT_USER_INFO);        //删除session
60         
61         SecurityUtils.getSubject().logout();
62         return "logout";
63     }
64 
65     public String getUsername() {
66         return username;
67     }
68 
69     public void setUsername(String username) {
70         this.username = username;
71     }
72 
73     public String getPassword() {
74         return password;
75     }
76 
77     public void setPassword(String password) {
78         this.password = password;
79     }
80 
81 }

6.7.Shiro过程详解

登陆过程

受权过程

总体分析过程：