Spring Secutity和Apache Shiro是Java领域的两大主流开源安全框架,也是权限系统设计的主要技术选型。本文主要介绍Spring Secutity的实现原理,并基于Spring Secutity设计基于RBAC的权限系统。
多样认证能力:Spring Secutity支持多样认证方式,如预认证方式可以与第三方认证系统集成。
权限系统一般包含两大核心模块:认证(Authentication)和鉴权(Authorization)。
官方给出的Spring Security的核心架构图如下:
核心架构解读:
通过对源码的分析,我把Spring Security的核心领域模型设计整理如下:
全局抽象模型解读:
理清Spring Security的定制点后,就可以在系统内部集成Spring Security了。
这里使用预认证的方式,以适配第三方认证系统。AbstractPreAuthenticatedProcessingFilter提供了预认证的扩展点,基于该抽象类实现一个自定义认证过滤器。
public class MyPreAuthFilter extends AbstractPreAuthenticatedProcessingFilter { @Override protected Object getPreAuthenticatedPrincipal(HttpServletRequest request) { // 从第三方系统获取用户ID return userId; } @Override protected Object getPreAuthenticatedCredentials(HttpServletRequest request) { return ""; } }
Spring Security会根据预认证过滤器getPreAuthenticatedPrincipal返回的用户ID信息,加载用户角色等初始信息。这里需要实现UserDetailsManager接口,提供用户信息管理器。
@Service public class MyUserManager implements UserDetailsManager { @Override public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException { // 从数据库加载用户信息 return user; } // 其他管理接口 }
UserDetails内包含了GrantedAuthority接口类型的权限信息抽象,一般可以基于它自定义角色和权限。Spring Security使用一种接口形式表达角色和权限,角色和权限的差别是角色的ID是以"ROLE_"为前缀。
public class MyRole implements GrantedAuthority { private final String role; @Override public String getAuthority() { return "ROLE_" + role; } } public class MyAuthority implements GrantedAuthority { private final String authority; @Override public String getAuthority() { return authority; } }
接下来注册自定义认证过滤器和用户管理器,这里需要实现WebSecurityConfigurerAdapter进行Web安全配置。
@EnableWebSecurity @EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true, mode = AdviceMode.PROXY) public class MySecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter { @Autowired UserDetailsManager userDetailsManager; @Bean protected AuthenticationProvider createPreAuthProvider() { // 注册用户管理器 PreAuthenticatedAuthenticationProvider provider = new PreAuthenticatedAuthenticationProvider(); provider.setPreAuthenticatedUserDetailsService(new UserDetailsByNameServiceWrapper<>(userDetailsManager)); return provider; } @Override protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception { // 注册预认证过滤器 http.addFilter(new MyPreAuthFilter(authenticationManager())); } }
这样,最简单的Spring Security框架集成内系统内部已经完成了。在系统的任意服务接口上可以使用如下方式进行鉴权。
public interface MyService { @PreAuthorize("hasAuthority('QUERY')") Object getById(String id); @PreAuthorize("hasRole('ADMIN')") void deleteById(String id); }
PreAuthorize注解表示调用前鉴权,Spring使用默认使用动态代理技术生成鉴权逻辑。注解内配置了SpringEL表达式来定制鉴权方式。上述代码中,hasAuthority会检查用户是否有QUERY权限,hasRole会检查用户是否有ADMIN角色。
使用动态代理的方式进行AOP,只允许在接口层面进行权限拦截,如果想在任意的方法上进行权限拦截,那么就需要借助于AspectJ的方式进行AOP。首先将注解EnableGlobalMethodSecurity的mode设置为AdviceMode.ASPECTJ,然后添加JVM启动参数,这样就可以在任意方法上使用Spring Security的注解了。
javaagent:/path/to/org/aspectj/aspectjweaver/1.9.4/aspectjweaver-1.9.4.jar
以上还是只是以用户的身份信息(角色/权限)进行权限,灵活度有限,也发挥不了Spring Security的数据鉴权的能力。要使用数据鉴权,需要实现一个Spring Bean。
@Component public class MyPermissionEvaluator implements PermissionEvaluator { @Override public boolean hasPermission(Authentication authentication, Object targetDomainObject, Object permission) { // 自定义数据鉴权 return false; } @Override public boolean hasPermission(Authentication authentication, Serializable targetId, String targetType, Object permission) { // 自定义数据鉴权 return false; } }
PermissionEvaluator会被自动注册到Spring Security框架,并允许在注解内使用如下方式进行鉴权。
@PreAuthorize("hasPermission(#id, 'QUERY')") Object func1(String id) { } @PreAuthorize("hasPermission(#id, 'TABLE', 'QUERY')") Object func2(String id) { }
其中,func1的注解表示校验用户是否对id有QUERY权限,代码逻辑路由到MyPermissionEvaluator的第一个接口。func2的注解表示校验用户是否对TABLE类型的id有QUERY权限,代码逻辑路由到MyPermissionEvaluator的第二个接口。PermissionEvaluator提供了权限系统中数据鉴权的扩展点,稍后会描述如何利用该扩展点定制基于RBAC的权限系统。
构建基于RBAC(Role Based Access Control)的权限系统,需要明确用户、角色、权限、资源这几个核心的概念类的含义和它们之间的关系。
资源:权限系统内需要安全控制的客体,一般是系统内的数据或功能。
权限:描述了资源上的操作抽象,一般是一种动作。
授权:是权限和资源的组合,表示对资源的某一个操作。
角色:描述了一组授权的集合,表示一类特殊概念的功能集。
用户:权限系统的主体,一般是当前系统的访问用户,用户可以拥有多种角色。
以下是我们设计的基于RABC的权限核心领域模型:
一般情况下,系统内需要权限管控的资源是无法用户自定义的,因为资源会耦合大量的业务逻辑,所以我们提供了自 资源工厂,通过配置化的方式构建业务模块所需的资源。而用户、角色、权限,以及授权记录都是可以通过相应的管理器进行查询更新。
另外,资源抽象允许表达资源的继承和组合关系,继而表达更复杂的资源模型,资源统一鉴权的流程为:
本文从Spring Security的架构和原理出发,描述了开源安全框架对于认证和鉴权模块的设计思路和细节。并提供了系统内集成Spring Security的方法,结合RBAC通用权限系统模型,讨论了统一资源构建和统一鉴权的设计和实现。如果你也需要设计一个新的权限系统,希望本文对你有所帮助。