shiro 安全(权限)框架

1、shiro简介

1.1、概述

Apache Shiro 是一个功能强大且易于使用的 Java 安全(权限)框架。Shiro 可以完成：认证、授权、加密、会话管理、与 Web 集成、缓存 等。借助 Shiro 您可以快速轻松地保护任何应用程序——从最小的移动应用程序到最大的 Web 和企业应用程序。

官网：https://shiro.apache.org/

1.2、为什么要用 Shiro

自 2003 年以来，框架格局发生了相当大的变化，因此今天仍然有很多系统在使用Shiro。这与 Shiro 的特性密不可分。

1. 易于使用：使用 Shiro 构建系统安全框架非常简单。就算第一次接触也可以快速掌 握。
2. 全面：Shiro 包含系统安全框架需要的功能，满足安全需求的“一站式服务”。
3. 灵活：Shiro 可以在任何应用程序环境中工作。虽然它可以在 Web、EJB 和 IoC 环境 中工作，但不需要依赖它们。Shiro也没有强制要求任何规范，甚至没有很多依赖项。
4. 强力支持 Web：Shiro 具有出色的 Web 应用程序支持，可以基于应用程序 URL 和 Web 协议（例如REST）创建灵活的安全策略，同时还提供一组 JSP 库来控制页面输出。
5. 兼容性强：Shiro 的设计模式使其易于与其他框架和应用程序集成。Shiro 与Spring、Grails、Wicket、Tapestry、Mule、Apache Camel、Vaadin 等框架无缝集成。
6. 社区支持：Shiro 是 Apache 软件基金会的一个开源项目，有完备的社区支持，文档 支持。如果需要，像 Katasoft 这样的商业公司也会提供专业的支持和服务。

1.3、Shiro 与 SpringSecurity 的对比

• Spring Security 基于 Spring 开发，项目若使用 Spring 作为基础，配合 Spring Security做权限更加方便，而 Shiro 需要和 Spring 进行整合开发；
• Spring Security 功能比 Shiro 更加丰富些，例如安全维护方面；
• Spring Security 社区资源相对比 Shiro 更加丰富；
• Shiro 的配置和使用比较简单，Spring Security 上手复杂些；
• Shiro 依赖性低，不需要任何框架和容器，可以独立运行。Spring Security 依赖 Spring 容器；
• shiro 不仅仅可以使用在 web 中，它可以工作在任何应用环境中。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。

1.4、基本功能

1. Authentication：身份认证/登录，验证用户是不是拥有相应的身份。
2. Authorization：授权，即权限验证，验证某个已认证的用户是否拥有某个权限；即 判断用户是否能进行什么操作，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 对某个资源是否具有某个权限。
3. Session Manager：会话管理，即用户登录后就是一次会话，在没有退出之前，它的 所有 信息都在会话中；会话可以是普通JavaSE 环境，也可以是 Web 环境的。
4. 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。
5. Web Support：Web 支持，可以非常容易的集成到 Web 环境。
6. Caching：缓存，比如用户登录后，其用户信息、拥有的角色/权限不必每次去查，这 样可 以提高效率。
7. 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一个线程，能把权限自动传播过去。
8. Testing：提供测试支持。
9. Run As：允许一个用户假装为另一个用户（如果他们允许）的身份进行访问。
10. Remember Me：记住我，这个是非常常见的功能，即一次登录后，下次再来的话不用登录了。

1.5、原理

1.5.1、Shiro 架构(Shiro 外部来看)

从外部来看 Shiro ，即从应用程序角度的来观察如何使用 Shiro 完成工作Shiro 架构

1. Subject：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。Subject 代表了当前“用户”， 这个用户不一定是一个具体的人，与当前应用交互的任何东西都是Subject，如网络爬虫， 机器人等；与 Subject 的所有交互 都会委托给 SecurityManager； Subject其实是一个门面，SecurityManager 才是实际的执行者。
2. SecurityManager：安全管理器；即所有与安全有关的操作都会与 SecurityManager 交互；且其管理着所有Subject；可以看出它是 Shiro 的核心，它负责与 Shiro 的其他 组件进行交互，它相当于 SpringMVC 中DispatcherServlet 的角色。
3. Realm：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。

1.5.2、Shiro 架构(Shiro 内部来看)

Shiro 架构

1. Subject：任何可以与应用交互的“用户”。
2. SecurityManager ：相当于 SpringMVC 中的 DispatcherServlet；是 Shiro 的心脏；所有具体的交互都通过 SecurityManager 进行控制；它管理着所有 Subject、且负 责进行认证、授权、会话及缓存的管理。
3. Authenticator：负责 Subject 认证，是一个扩展点，可以自定义实现；可以使用认证策略（Authentication Strategy），即什么情况下算用户认证通过了。
4. Authorizer：授权器、即访问控制器，用来决定主体是否有权限进行相应的操作；即 控 制着用户能访问应用中的哪些功能。
5. Realm：可以有 1 个或多个 Realm，可以认为是安全实体数据源，即用于获取安全实 体 的；可以是 JDBC实现，也可以是内存实现等等；由用户提供；所以一般在应用中都需 要 实现自己的 Realm。
6. SessionManager：管理 Session 生命周期的组件；而 Shiro 并不仅仅可以用在 Web 环境，也可以用在如普通的JavaSE 环境。
7. CacheManager：缓存控制器，来管理如用户、角色、权限等的缓存的；因为这些数据 基本上很少改变，放到缓存中后可以提高访问的性能。
8. Cryptography：密码模块，Shiro 提高了一些常见的加密组件用于如密码加密/解密。

2、基本使用

2.1、Shiro不依赖容器，直接创建maven工程即可

2.2、添加依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.shiro</groupId>
        <artifactId>shiro-core</artifactId>
        <version>1.9.0</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>commons-logging</groupId>
        <artifactId>commons-logging</artifactId>
        <version>1.2</version>
    </dependency>
</dependencies>

2.3、 INI 文件

Shiro 获取权限相关信息可以通过数据库获取，也可以通过 ini 配置文件获取

2.4、登录认证

2.4.1、登录认证概念

1. 身份验证：一般需要提供如身份ID等一些标识信息来表明登录者的身份，如提供 email，用户名/密码来证明。
2. 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。
3. principals：身份，即主体的标识属性，可以是任何属性，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/ 邮箱/手机号。
4. credentials：证明/凭证，即只有主体知道的安全值，如密码/数字证书等。
5. 最常见的principals和credentials组合就是用户名/密码。

2.4.2、登录认证基本流程

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. 创建自定义的 Realm 类，继承org.apache.shiro.realm.AuthenticatingRealm类， 实现 doGetAuthenticationInfo() 方法。

2.5、登录认证实例

2.5.1、创建测试类，获取认证对象，进行登录认证，如下：

public class ShiroRun {
    public static void main(String[] args) {
        //1初始化获取SecurityManager
        IniSecurityManagerFactory factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //2获取Subject对象
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        //3创建token对象，web应用用户名密码从页面传递
        AuthenticationToken token = new UsernamePasswordToken("zhangsan","123");
        //4完成登录
        try {
            subject.login(token);
            System.out.println("登录成功");
        } catch (UnknownAccountException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("用户不存在");
        } catch (IncorrectCredentialsException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("密码错误");
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.5.2、测试

• 登录成功

• 用户名不存在
  
  

• 密码错误
  
  

2.6、身份认证流程

1. 首先调用 Subject.login(token) 进行登录，其会自动委托给 SecurityManager。
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。

2.7、角色、授权

2.7.1、授权概念

1. 授权，也叫访问控制，即在应用中控制谁访问哪些资源（如访问页面/编辑数据/页面 操作等）。在授权中需了解的几个关键对象：主体（Subject）、资源（Resource）、权 限（Permission）、角色（Role）。
2. 主体(Subject)：访问应用的用户，在 Shiro 中使用 Subject 代表该用户。用户只有授权后才允许访问相应的资源。
3. 资源(Resource)：在应用中用户可以访问的 URL，比如访问 JSP 页面、查看/编辑某些数据、访问某个业务方法、打印文本等等都是资源。用户只要授权后才能访问。
4. 权限(Permission)：安全策略中的原子授权单位，通过权限我们可以表示在应用中 用户有没有操作某个资源的权力。即权限表示在应用中用户能不能访问某个资源，如：访问用户列表页面查看/新增/修改/删除用户数据（即很多时候都是CRUD（增查改删）式权 限控制）等。权限代表了用户有没有操作某个资源的权利，即反映在某个资源上的操作允 不允许。
5. Shiro 支持粗粒度权限（如用户模块的所有权限）和细粒度权限（操作某个用户的权限， 即实例级别的）。
6. 角色(Role)：权限的集合，一般情况下会赋予用户角色而不是权限，即这样用户可以拥有一组权限，赋予权限时比较方便。典型的如：项目经理、技术总监、CTO、开发工 程师等都是角色，不同的角色拥有一组不同的权限。

2.7.2、授权方式

1. 编程式：通过写if/else 授权代码块完成

if (subject.hasRole("admin")){
   //有权限
} else {
   //无权限
}

2. 注解式：通过在执行的Java方法上放置相应的注解完成，没有权限将抛出相 应的异常

@RequiresRoles("admin")
public void test(){
    //有权限
}

3. JSP/GSP 标签：在JSP/GSP 页面通过相应的标签完成

<shiro:hasRole name="admin">
	<!--有权限-->
</shiro:hasRole>

2.7.3、授权流程

• 首先调用Subject.isPermitted*/hasRole*接口，其会委托给SecurityManager，而SecurityManager接着会委托给 Authorizer。
• Authorizer是真正的授权者，如果调用如isPermitted(“user:view”)，其首先会通过PermissionResolver把字符串转换成相应的Permission实例。
• 在进行授权之前，其会调用相应的Realm获取Subject相应的角色/权限用于匹配传入的角色/权限。
• Authorizer会判断Realm的角色/权限是否和传入的匹配，如果有多个Realm，会委托给ModularRealmAuthorizer进行循环判断，如果匹配如isPermitted*/hasRole* 会返回true，否则返回false表示授权失败。
  

2.8、授权实例

2.8.1、获取角色信息

• 给shiro.ini增加角色配置
  

• 给例子添加代码，沟通过hasRole()判断用户是否有指定角色

//5.判断角色
boolean role1 = subject.hasRole("role1");
System.out.println("是否拥有此角色："+role1);

• 测试
  

2.8.2、判断权限信息

• 给shiro.ini增加权限配置
  
• 给例子添加代码，判断用户是否有指定权限

//6.判断权限
boolean permitted = subject.isPermitted("user:insert111");
System.out.println("是否用有此权限："+permitted);
//也可以用checkPermission方法，但没有返回值，没权限抛AuthenticationException
subject.checkPermission("user:select1111");

• 测试

  

2.9、Shiro 加密

实际系统开发中，一些敏感信息需要进行加密，比如说用户的密码。Shiro 内嵌很多常用的加密算法，比如 MD5 加密。Shiro 可以很简单的使用信息加密。

使用Shiro进行密码加密.

public class ShiroMD5 {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "123456";
        //使用md5加密
        // toHex()：转换为它的HEX(十六进制)
        Md5Hash md51 = new Md5Hash(password);
        System.out.println("md5加密："+md51.toHex());

        //带盐的md5加密，盐就是在密码明文后拼接新字符串，然后再进行加密
        Md5Hash md52 = new Md5Hash(password,"salt");
        System.out.println("带盐的MD5加密："+md52.toHex());

        //为了保证安全，避免被破解还可以多次迭代加密，保证数据安全
        Md5Hash md53 = new Md5Hash(password,"salt",3);
        System.out.println("md5带盐的3次加密："+md53.toHex());

        //使用父类进行加密
        SimpleHash simpleHash = new SimpleHash("MD5",password,"salt",3);
        System.out.println("父类带盐的3次加密："+simpleHash.toHex());
    }
}

2.10、Shiro 自定义登录认证

Shiro 默认的登录认证是不带加密的，如果想要实现加密认证需要自定义登录认证，自定义 Realm。

• 自定义登录认证

public class MyRealm extends AuthenticatingRealm {
    //自定义登录认证方法，shiro的login方法底层会调用该类的认证方法进行认证
    //需要配置自定义的realm生效，在ini文件中配置，在Springboot中配置
    //该方法只是获取进行对比的信息，认证逻辑还是按照shiro底层认证逻辑完成
    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
        //1.获取身份信息
        String principal = authenticationToken.getPrincipal().toString();
        //2.获取凭证信息
        String password = new String((char[])authenticationToken.getCredentials());
        System.out.println("认证用户信息："+principal + "----"+password);

        //3.获取数据库中存储的用户信息
        if (principal.equals("zhangsan")){
            //3.1数据库中存储的加盐3次迭代的密码
            String pwdInfo = "d1b129656359e35e95ebd56a63d7b9e0";
            //4创建封装校验逻辑对象，封装数据返回
            AuthenticationInfo info = new SimpleAuthenticationInfo(
                    authenticationToken.getPrincipal(),
                    pwdInfo,
                    ByteSource.Util.bytes("salt"),
                    authenticationToken.getPrincipal().toString()
            );
            return info;
        }
        return null;
    }
}

• 在shiro.ini中添加配置信息

[main]
md5CredentialsMatcher=org.apache.shiro.authc.credential.Md5CredentialsMatcher
md5CredentialsMatcher.hashIterations=3

myrealm=com.shiro.MyRealm    //自定义realm的路径
myrealm.credentialsMatcher=$md5CredentialsMatcher
securityManager.realms=$myrealm

[users]
zhangsan=d1b129656359e35e95ebd56a63d7b9e0,role1,role2
lisi=456


[roles]
role1:insert,user:select

• 使用加密的密码
  
• 运行测试
  

结束！！！

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				 个性像白纸，一经污染，便永不能再如以前的洁白。——黑格尔