[权限管理系统篇] (五)-Spring security(授权过程分析)

 

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前言

权限管理系统的组件分析以及认证过程的往期文章:

1. 权限管理相关概念

权限管理是一个几乎所有后台系统的都会涉及的一个重要组成部分,主要目的是对整个后台管理系统进行权限的控制。常见的基于角色的访问控制,其授权模型为“用户-角色-权限”,简明的说,一个用户拥有多个角色,一个角色拥有多个权限。其中,

  • 用户: 不用多讲,大家也知道了;

  • 角色: 一个集合的概念,角色管理是确定角色具备哪些权限的一个过程 ;

  • 权限: 1).页面权限,控制你可以看到哪个页面,看不到哪个页面; 2). 操作权限,控制你可以在页面上进行哪些操作(查询、删除、编辑等); 3).数据权限,是控制你可以看到哪些数据。

实质是:

  权限(Permission) = 资源(Resource) + 操作(Privilege)

  角色(Role) = 权限的集合(a set of low-level permissions)

  用户(User) = 角色的集合(high-level roles)

权限管理过程:

  1. 鉴权管理,即权限判断逻辑,如菜单管理(普通业务人员登录系统后,是看不到【用户管理】菜单的)、功能权限管理(URL访问的管理)、行级权限管理等

  2. 授权管理,即权限分配过程,如直接对用户授权,直接分配到用户的权限具有最优先级别、对用户所属岗位授权,用户所属岗位信息可以看作是一个分组,和角色的作用一样,但是每个用户只能关联一个岗位信息等。

在实际项目中用户数量多,逐一的为每个系统用户授权,这是极其繁琐的事,所以可以学习linux文件管理系统一样,设置group模式,一组有多个用户,可以为用户组授权相同的权限,简便多了。这样模式下: 每个用户的所有权限=用户个人的权限+用户组所用的权限 用户组、用户、与角色三者关系如下:

再结合权限管理的页面权限、操作权限,如菜单的访问、功能模块的操作、按钮的操作等等,可把功能操作与资源统一管理,即让它们直接与权限关联起来,关系图如下:

2. 授权过程分析

 

2.1 授权访问权限工作流程:    

  FilterSecurityInterceptor
                             doFilter()->invoke()
                               ->AbstractSecurityInterceptor
                                   beforeInvocation()
                           ->SecurityMetadataSource 获取ConfigAttribute属性信息(从数据库或者其他数据源地方)
                                       getAttributes()
                                   ->AccessDecisionManager()  基于AccessDecisionVoter实现授权访问
                                           Decide()
                                       ->AccessDecisionVoter  受AccessDecisionManager委托实现授权访问
                                               vote()

默认授权过程会使用这样的工作流程,接下来来分析各个组件的功能与源码。

2.2 AbstractSecurityInterceptor分析

FilterSecurityInterceptor为授权拦截器, 在FilterSecurityInterceptor中有一个封装了过滤链request以及responseFilterInvocation对象进行操作,在FilterSecurityInterceptor,主要由invoke()调用其父类AbstractSecurityInterceptor的方法。

invoke()分析:

 public void invoke(FilterInvocation fi) throws IOException, ServletException {
                 .....
                 // 获取accessDecisionManager权限决策后结果状态、以及权限属性
        InterceptorStatusToken token = super.beforeInvocation(fi);
​
        try {
            fi.getChain().doFilter(fi.getRequest(), fi.getResponse());
        }
        finally {
            super.finallyInvocation(token);
        }
​
        super.afterInvocation(token, null);
    }
}

AbstractSecurityInterceptor 的授权过滤器主要方法beforeInvocation(),afterInvocation()以及authenticateIfRequired(),其最主要的方法beforeInvocation() 分析如下:

protected InterceptorStatusToken beforeInvocation(Object object) {
       ....
       //从SecurityMetadataSource的权限属性
    Collection<ConfigAttribute> attributes = this.obtainSecurityMetadataSource()
            .getAttributes(object);
    if (attributes == null || attributes.isEmpty()) {
             .....
        publishEvent(new PublicInvocationEvent(object));
        return null; // no further work post-invocation
    }
​
    //调用认证环节获取authenticated(包含用户的详细信息)
    Authentication authenticated = authenticateIfRequired();
​
    // Attempt authorization
    try {
        //进行关键的一步:授权的最终决策  
        this.accessDecisionManager.decide(authenticated, object, attributes);
    }
    catch (AccessDeniedException accessDeniedException) {
        publishEvent(new AuthorizationFailureEvent(object, attributes, authenticated,
                accessDeniedException));
​
        throw accessDeniedException;
    }
 

    // Attempt to run as a different user
    Authentication runAs = this.runAsManager.buildRunAs(authenticated, object,
            attributes);
​
    if (runAs == null) {
        if (debug) {
            logger.debug("RunAsManager did not change Authentication object");
        }
​
        // no further work post-invocation
        return new InterceptorStatusToken(SecurityContextHolder.getContext(), false,
                attributes, object);
    }
    else {
        if (debug) {
            logger.debug("Switching to RunAs Authentication: " + runAs);
        }
​
        SecurityContext origCtx = SecurityContextHolder.getContext();
        SecurityContextHolder.setContext(SecurityContextHolder.createEmptyContext());
        SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(runAs);
​
        // need to revert to token.Authenticated post-invocation 
        return new InterceptorStatusToken(origCtx, true, attributes, object);
    }
}

2.3 SecurityMetadataSource

SecurityMetadataSource是从数据库或者其他数据源中加载ConfigAttribute,为了在AccessDecisionManager.decide() 最终决策中进行match。其有三个方法:

Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object var1) throws IllegalArgumentException;//加载权限资源
​
Collection<ConfigAttribute> getAllConfigAttributes();//加载所有权限资源
boolean supports(Class<?> var1);

2.4 AccessDecisionManager

AccessDecisionManagerAbstractSecurityInterceptor 拦截器调用进行最终访问控制决策。 而且由AuthenticationManager创建的Authentication object中的GrantedAuthority,首先被授权模块中的 AccessDecisionManager读取使用,当复杂的GrantedAuthority,getAuthority()为null,因此需要AccessDecisionManager专门支持GrantedAuthority实现以便了解其内容。

AccessDecisionManager接口方法:  

 void decide(Authentication authentication, Object secureObject,    Collection<ConfigAttribute> attrs) throws AccessDeniedException;
​
   boolean supports(ConfigAttribute attribute);
​
   boolean supports(Class clazz);

2.5 AccessDecisionVoter

AccessDecisionManager.decide()将使用AccessDecisionVoter进行投票决策。AccessDecisionVoter进行投票访问控制决策,访问不通过就抛出AccessDeniedException

 AccessDecisionVoter接口方法:

 int vote(Authentication authentication, Object object, Collection<ConfigAttribute> attrs);
​
   boolean supports(ConfigAttribute attribute);
​
   boolean supports(Class clazz);

AccessDecisionVoter核心方法vote() 通常是获取Authentication的GrantedAuthority已定义好的ConfigAttributes进行match,如果成功为投同意票,匹配不成功为拒绝票,当ConfigAttributes中无属性时,才投弃票。

 

Spring Security提供了三种投票方式去实现AccessDecisionManager接口进行投票访问控制决策:

  • ConsensusBased: 大多数voter同意访问就授权访问

  • AffirmativeBased: 只要一个以上voter同意访问就授权访问,全部

  • UnanimousBased : 只有全体同意了才授权访问

AccessDecisionVoter用三个静态变量表示voter投票情况:

  • ACCESS_ABSTAIN: 弃权

  • ACCESS_DENIED: 拒绝访问

  • ACCESS_GRANTED: 允许访问

Note: 当所有voter都弃权时使用变量allowIfEqualGrantedDeniedDecisions来判断,true为通过,false抛出AccessDeniedException。

此外可自定义AccessDecisionManager实现接口,因为可能某些AccessDecisionVoter具有权重比高投票权或者某些AccessDecisionVoter具有一票否定权。AccessDecisionVoter的Spring security实现类RoleVoterAuthenticatedVoterRoleVoter为最为常见的AccessDecisionVoter,其为简单的权限表示,并以前缀为ROLE_,vote匹配规则也跟上面一样。

源码分析:

Public int vote(Authentication authentication,Object object,Collection<ConfigAttribute>attributes){
    //用户传递的authentication为null,拒绝访问
   if(authentication==null){
​
       return ACCESS_DENIED;
​
   }
​
   int result=ACCESS_ABSTAIN;
​
   Collection<?extendsGrantedAuthority>authorities=extractAuthorities(authentication);
 

    //依次进行投票
   for(ConfigAttributeattribute:attributes){
 

       if(this.supports(attribute)){
​
           result=ACCESS_DENIED;
​
           //Attempt to find a matching granted authority
for(GrantedAuthorityauthority:authorities){
​
           if(attribute.getAttribute().equals(authority.getAuthority())){
​
           returnACCESS_GRANTED;
           }
      }
   }
 }

3. 案例-自定义组件

自定义组件:

  1. 自定义FilterSecurityInterceptor,可仿写FilterSecurityInterceptor,实现抽象类AbstractSecurityInterceptor以及Filter接口,其主要的是把自定义的SecurityMetadataSource自定义accessDecisionManager配置到自定义FilterSecurityInterceptor的拦截器中

  2. 自定义SecurityMetadataSource,实现接口FilterInvocationSecurityMetadataSource,实现从数据库或者其他数据源中加载ConfigAttribute(即是从数据库或者其他数据源中加载资源权限)

  3. 自定义accessDecisionManager,可使用基于AccessDecisionVoter实现权限认证的官方UnanimousBased

  4. 自定义AccessDecisionVoter

3.1 自定义MyFilterSecurityInterceptor

自定义MyFilterSecurityInterceptor主要工作为:

  • 加载自定义的SecurityMetadataSource到自定义的FilterSecurityInterceptor中;

  • 加载自定义的AccessDecisionManager到自定义的FilterSecurityInterceptor中;

  • 重写invoke方法

    @Component
    public class MyFilterSecurityInterceptor extends AbstractSecurityInterceptor implements Filter {
        private FilterInvocationSecurityMetadataSource securityMetadataSource;
     
    
        @Override
        public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    ​
        }
    ​
        @Override
        public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
            FilterInvocation fi = new FilterInvocation(request, response, chain);
            invoke(fi);
        }
    ​
        private void invoke(FilterInvocation fi) throws IOException, ServletException {
            //fi里面有一个被拦截的url
            //里面调用MyInvocationSecurityMetadataSource的getAttributes(Object object)这个方法获取fi对应的所有权限
            //再调用MyAccessDecisionManager的decide方法来校验用户的权限是否足够
            InterceptorStatusToken token = super.beforeInvocation(fi);
            try {
                //执行下一个拦截器
                fi.getChain().doFilter(fi.getRequest(), fi.getResponse());
            } finally {
                super.afterInvocation(token, null);
            }
        }
    ​
        @Override
        public void destroy() {
    ​
        }
    ​
        @Override
        public Class<?> getSecureObjectClass() {
            return null;
        }
    ​
        @Override
        public SecurityMetadataSource obtainSecurityMetadataSource() {
            return this.securityMetadataSource;
        }
    ​
        public FilterInvocationSecurityMetadataSource getSecurityMetadataSource() {
            return this.securityMetadataSource;
        }
    ​
        //设置自定义的FilterInvocationSecurityMetadataSource
        @Autowired
        public void setSecurityMetadataSource(MyFilterInvocationSecurityMetadataSource messageSource) {
            this.securityMetadataSource = messageSource;
        }
    ​
        //设置自定义的AccessDecisionManager
        @Override
        @Autowired
        public void setAccessDecisionManager(AccessDecisionManager accessDecisionManager) {
            super.setAccessDecisionManager(accessDecisionManager);
        }
     }

3.2 自定义MyFilterInvocationSecurityMetadataSource

自定义MyFilterInvocationSecurityMetadataSource主要工作为:

  • 从数据源中加载ConfigAttribute到SecurityMetadataSource资源器中

  • 重写getAttributes()加载ConfigAttribute为AccessDecisionManager.decide()授权决策做准备。

    @Component
    public class MyFilterInvocationSecurityMetadataSource implements FilterInvocationSecurityMetadataSource { private Map<String, Collection<ConfigAttribute>> configAttubuteMap = null;
    
       private void loadResourceDefine() {
           //todo 加载数据库的所有权限
            Collection<ConfigAttribute> attributes;
       }
       
       @Override
       public Collection<ConfigAttribute> getAttributes(Object object) throws IllegalArgumentException {
           AntPathRequestMatcher matcher;
           String resUrl;
           HttpServletRequest request = ((FilterInvocation) object).getRequest();
           //1.加载权限资源数据
           if (configAttubuteMap == null) {
               loadResourceDefine();
           }
           Iterator<String> iterator = configAttubuteMap.keySet().iterator();
           while (iterator.hasNext()) {
               resUrl = iterator.next();
               matcher = new AntPathRequestMatcher(resUrl);
               if (matcher.matches(request)) {
                   return configAttubuteMap.get(resUrl);
               }
           }
           return null;
           }
       
           @Override
           public Collection<ConfigAttribute> getAllConfigAttributes() {
               return null;
           }
       
           @Override
           public boolean supports(Class<?> clazz) {
               return FilterInvocation.class.isAssignableFrom(clazz);
           }
    }

3.3 自定义MyAccessDecisionManager

自定义MyAccessDecisionManager主要工作为:

  • 重写最终授权决策decide(),自定义授权访问策略

    @Component
    public class MyAccessDecisionManager implements AccessDecisionManager {
       @Override
       public void decide(Authentication authentication, Object object, Collection<ConfigAttribute> configAttributes) throws AccessDeniedException, InsufficientAuthenticationException {
           ConfigAttribute c;
           String needRole;
           if(null== configAttributes || configAttributes.size() <=0) {
               return;
           }
           //1.获取已定义的好资源权限配置
           Iterator<ConfigAttribute> iterable=configAttributes.iterator();
           while (iterable.hasNext()){
               c=iterable.next();
               needRole=c.getAttribute();
               //2.依次比对用户角色对应的资源权限
               for (GrantedAuthority grantedAuthority:authentication.getAuthorities()){
                   if(needRole.trim().equals(grantedAuthority.getAuthority())){
                       return;
                   }
               }
           }
       
       }
       
       @Override
       public boolean supports(ConfigAttribute attribute) {
           return true;
       }
       
       @Override
       public boolean supports(Class<?> clazz) {
           return true;
       }
    }

3.4 配置SecurityConfig

配置SecurityConfig主要工作为:

  • 将FilterSecurityInterceptor拦截器加载WebSecurityConfig中

    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
       http.headers().frameOptions().disable().and()
           //表单登录
           .formLogin()
           .loginPage(SecurityConstants.APP_FORM_LOGIN_PAGE)
           .loginProcessingUrl(SecurityConstants.APP_FORM_LOGIN_URL)
           .successHandler(authenticationSuccessHandler())
           .failureHandler(authenticationFailureHandler())
           .and()
           //应用sms认证配置
           .apply(smsAuthenticationSecurityConfig)
           .and()
           //允许通过
           .authorizeRequests()
           .antMatchers(SecurityConstants.APP_MOBILE_VERIFY_CODE_URL,
                        SecurityConstants.APP_USER_REGISTER_URL,
                       SecurityConstants.APP_FORM_LOGIN_INDEX_URL)
           .permitAll()//以上的请求都不需要认证
           .and()
           //“记住我”配置
           .rememberMe()
           .tokenRepository(jdbcTokenRepository())//token入库处理类
           .tokenValiditySeconds(SecurityConstants.REMEMBER_ME_VERIFY_TIME)//remember-me有效时间设置
           .rememberMeParameter(SecurityConstants.REMEMBER_ME_PARAM_NAME)//请求参数名设置
           .and()
           .csrf().disable();
        //增加自定义权限授权拦截器
        http.addFilterBefore(myFilterSecurityInterceptor,FilterSecurityInterceptor.class);
    }

    总结

    Spring Security授权过程中,可以会涉主要涉及了上面上面所述的组件,其中主要的还是跟着源码多跑几遍,了解其中的原理,才能更加流畅的码代码。到此为止写完Spring Security的认证和授权分析流程,接下来会结合前面小节,写一个Spring security完美的权限管理系统。

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posted @ 2019-12-19 11:56  Ccww技术博客  阅读(1341)  评论(0编辑  收藏  举报