Shiro安全框架

时间：2024-09-29 10:29:38

什么是Shiro

Apache Shiro是一个强大且易用的Java安全框架,执行身份验证、授权、密码和会话管理。使用Shiro的易于理解的API,您可以快速、轻松地获得任何应用程序,从最小的移动应用程序到最大的网络和企业应用程序。

Apache Shiro 的首要目标是易于使用和理解。安全有时候是很复杂的，甚至是痛苦的，但它没有必要这样。框架 应该尽可能掩盖复杂的地方，露出一个干净而直观的 API，来简化开发人员在使他们的应用程序安全上的努力。

以 下是你可以用 Apache Shiro 所做的事情：

验证用户来核实他们的身份 对用户执行访问控制，如： 判断用户是否被分配了一个确定的安全角色

判断用户是否被允许做某事 在任何环境下使用 Session API，即使没有 Web 或 EJB 容器。

在身份验证，访问控制期间或在会话的生命周期，对事件作出反应。

聚集一个或多个用户安全数据的数据源，并作为一个单一的复合用户“视图”。

启用单点登录（SSO）功能。

为没有关联到登录的用户启用"Remember Me"服务

与Spring Security的对比

Shiro： Shiro较之 Spring Security，Shiro在保持强大功能的同时，还在简单性和灵活性方面拥有巨大优势。

  1. 易于理解的 Java Security API；
  2. 简单的身份认证（登录），支持多种数据源（LDAP，JDBC，Kerberos，ActiveDirectory 等）；
  3. 对角色的简单的签权（访问控制），支持细粒度的签权；
  4. 支持一级缓存，以提升应用程序的性能；
  5. 内置的基于 POJO 企业会话管理，适用于 Web 以及非 Web 的环境；
  6. 异构客户端会话访问；
  7. 非常简单的加密 API；
  8. 不跟任何的框架或者容器捆绑，可以独立运行

Spring Security：

除了不能脱离Spring，shiro的功能它都有。而且Spring Security对Oauth、OpenID也有支持,Shiro则需要自己手 动实现。Spring Security的权限细粒度更高。

Shiro的功能模块

Shiro可以非常容易的开发出足够好的应用，其不仅可以用在JavaSE环境，也可以用在JavaEE环境。Shiro可以帮助

我们完成：认证、授权、加密、会话管理、与Web集成、缓存等。这不就是我们想要的嘛，而且Shiro的API也是非 常简单；其基本功能点如下图所示：

Shiro安全框架_ci

Authentication：身份认证/登录，验证用户是不是拥有相应的身份。

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；即判断用户是否能做事情。

Session Management：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环境的，也可以是如Web环境的。

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。

Web Support：Shiro 的 web 支持的 API 能够轻松地帮助保护 Web 应用程序。

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。

Concurrency：Apache Shiro 利用它的并发特性来支持多线程应用程序。

Testing：测试支持的存在来帮助你编写单元测试和集成测试，并确保你的能够如预期的一样安全。

"Run As"：一个允许用户假设为另一个用户身份（如果允许）的功能，有时候在管理脚本很有用。

"Remember Me"：记住我。

Shiro的内部结构

Shiro安全框架_用户名_02

Subject：主体，可以看到主体可以是任何可以与应用交互的“用户”；

SecurityManager：相当于SpringMVC中的DispatcherServlet或者Struts2中的FilterDispatcher；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、且负责进行认证和授权、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，如果用户觉得Shiro默认的不好，可以自定义实 现；其需要认证策略（Authentication Strategy），即什么情况下算用户认证通过了；

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

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； 所以我们一般在应用中都需要实现自己的Realm；

SessionManager：如果写过Servlet就应该知道Session的概念，Session呢需要有人去管理它的生命周期，这个 组件就是SessionManager；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、EJB等环境； 所有呢，Shiro就抽象了一个自己的Session来管理主体与应用之间交互的数据；

SessionDAO：DAO大家都用过，数据访问对象，用于会话的CRUD，比如我们想把Session保存到数据库，那么可 以实现自己的SessionDAO，通过如JDBC写到数据库；比如想把Session放到Memcached中，可以实现自己的 Memcached SessionDAO；另外SessionDAO中可以使用Cache进行缓存，以提高性能；

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去改变，放到 缓存中后可以提高访问的性能

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/解密的。

Shiro安全框架_ci_03

也就是说对于我们而言，最简单的一个Shiro应用：

1、应用代码通过Subject来进行认证和授权，而Subject又委托给SecurityManager；

2、我们需要给Shiro的SecurityManager注入Realm，从而让SecurityManager能得到合法的用户及其权限进行判 断。

从以上也可以看出，Shiro不提供维护用户/权限，而是通过Realm让开发人员自己注入。

Shiro的入门

搭建基于ini的运行环境

（1）创建工程导入shiro坐标

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-core</artifactId>
            <version>1.3.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

用户认证

认证：身份认证/登录，验证用户是不是拥有相应的身份。基于shiro的认证，是通过subject的login方法完成用户

认证工作的

（1）在resource目录下创建shiro的ini配置文件构造模拟数据（shiro-auth.ini）

[users]
#模拟从数据库查询的用户
#数据格式   用户名=密码
zhangsan=123456
lisi=654321

（2）测试用户认证

@Test
    public void testLogin() throws Exception{
        //1.加载ini配置文件创建SecurityManager
        Factory<SecurityManager> factory = new
IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        //2.获取securityManager
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        //3.将securityManager绑定到当前运行环境
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //4.创建主体(此时的主体还为经过认证)
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        /**
         * 模拟登录，和传统等不同的是需要使用主体进行登录
         */
        //5.构造主体登录的凭证（即用户名/密码）
        //第一个参数：登录用户名，第二个参数：登录密码
        UsernamePasswordToken upToken = new UsernamePasswordToken("zhangsan","123456");
        //6.主体登录
        subject.login(upToken);
        //7.验证是否登录成功
        System.out.println("用户登录成功="+subject.isAuthenticated());
        //8.登录成功获取数据
        //getPrincipal 获取登录成功的安全数据
        System.out.println(subject.getPrincipal());
   }

用户授权

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；即判断用户是否能做事情，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有某个权限 （1）在resource目录下创建shiro的ini配置文件构造模拟数据（shiro-prem.ini）

[users]
#模拟从数据库查询的用户
#数据格式   用户名=密码,角色1,角色2..
zhangsan=123456,role1,role2
lisi=654321,role2
[roles]
#模拟从数据库查询的角色和权限列表
#数据格式   角色名=权限1，权限2
role1=user:save,user:update
role2=user:update,user.delete
role3=user.find

（2）完成用户授权

package cn.itcast.shiro;
import org.apache.shiro.SecurityUtils;
import org.apache.shiro.authc.UsernamePasswordToken;
import org.apache.shiro.config.IniSecurityManagerFactory;
import org.apache.shiro.mgt.SecurityManager;
import org.apache.shiro.subject.Subject;
import org.apache.shiro.util.Factory;
import org.junit.Test;
public class ShiroTest1 {
    @Test
    public void testLogin() throws Exception{
        //1.加载ini配置文件创建SecurityManager
        Factory<SecurityManager> factory = new
IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        //2.获取securityManager
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        //3.将securityManager绑定到当前运行环境
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //4.创建主体(此时的主体还为经过认证)
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        /**
         * 模拟登录，和传统等不同的是需要使用主体进行登录
         */
        //5.构造主体登录的凭证（即用户名/密码）
        //第一个参数：登录用户名，第二个参数：登录密码
        UsernamePasswordToken upToken = new UsernamePasswordToken("lisi","654321");
        //6.主体登录
        subject.login(upToken);
        //7.用户认证成功之后才可以完成授权工作
        boolean hasPerm = subject.isPermitted("user:save");
        System.out.println("用户是否具有save权限="+hasPerm);
        }
}

自定义Realm

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

（1）自定义Realm

package cn.itcast.shiro;
import org.apache.shiro.authc.*;
import org.apache.shiro.authz.AuthorizationInfo;
import org.apache.shiro.authz.SimpleAuthorizationInfo;
import org.apache.shiro.realm.AuthorizingRealm;
import org.apache.shiro.subject.PrincipalCollection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 自定义realm，需要继承AuthorizingRealm父类
*     重写父类中的两个方法
*         doGetAuthorizationInfo     ：授权
*         doGetAuthenticationInfo     ：认证
*/
public class PermissionRealm extends AuthorizingRealm {
    @Override
    public void setName(String name) {
        super.setName("permissionRealm");
   }
    /**
     * 授权：授权的主要目的就是查询数据库获取用户的所有角色和权限信息
     */
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection
principalCollection) {
        // 1.从principals获取已认证用户的信息
        String username = (String) principalCollection.getPrimaryPrincipal();
        /**
         * 正式系统：应该从数据库中根据用户名或者id查询
         *         这里为了方便演示，手动构造
         */
        // 2.模拟从数据库中查询的用户所有权限
        List<String> permissions = new ArrayList<String>();
        permissions.add("user:save");// 用户的创建
        permissions.add("user:update");// 商品添加权限
         // 3.模拟从数据库中查询的用户所有角色
        List<String> roles = new ArrayList<String>();
        roles.add("role1");
        roles.add("role2");
        // 4.构造权限数据
        SimpleAuthorizationInfo simpleAuthorizationInfo = new
SimpleAuthorizationInfo();
        // 5.将查询的权限数据保存到simpleAuthorizationInfo
        simpleAuthorizationInfo.addStringPermissions(permissions);
        // 6.将查询的角色数据保存到simpleAuthorizationInfo
        simpleAuthorizationInfo.addRoles(roles);
        return simpleAuthorizationInfo;
   }
    /**
     * 认证：认证的主要目的，比较用户输入的用户名密码是否和数据库中的一致
     */
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken
authenticationToken) throws AuthenticationException {
        //1.获取登录的upToken
        UsernamePasswordToken upToken = (UsernamePasswordToken)authenticationToken;
        //2.获取输入的用户名密码
        String username = upToken.getUsername();
        String password = new String(upToken.getPassword());
        /**
         * 3.验证用户名密码是否正确
         * 正式系统：应该从数据库中查询用户并比较密码是否一致
         *         为了测试，只要输入的密码为123456则登录成功
         */
        if(!password.equals("123456")) {
            throw  new RuntimeException("用户名或密码错误");//抛出异常表示认证失败
       }else{
            SimpleAuthenticationInfo info = new SimpleAuthenticationInfo(username, 
password,
                    this.getName());
            return info;
       }
   }
}

（2）配置shiro的ini配置文件（shiro-realm.ini）

[main]
#声明realm
permReam=cn.itcast.shiro.PermissionRealm
#注册realm到securityManager中
securityManager.realms=$permReam

（3）验证

package cn.itcast.shiro;
import org.apache.shiro.SecurityUtils;
import org.apache.shiro.authc.UsernamePasswordToken;
import org.apache.shiro.config.IniSecurityManagerFactory;
import org.apache.shiro.mgt.SecurityManager;
import org.apache.shiro.subject.Subject;
import org.apache.shiro.util.Factory;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
public class ShiroTest2 {
    private SecurityManager securityManager;
    @Before
    public void init() throws Exception{
        //1.加载ini配置文件创建SecurityManager
        Factory<SecurityManager> factory = new
IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro-realm.ini");
        //2.获取securityManager
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        //13.将securityManager绑定到当前运行环境
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
   }
    @Test
    public void testLogin() throws Exception{
        //1.创建主体(此时的主体还为经过认证)
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        //2.构造主体登录的凭证（即用户名/密码）
        UsernamePasswordToken upToken = new UsernamePasswordToken("lisi","123456");
        //3.主体登录
        subject.login(upToken);
        //登录成功验证是否具有role1角色
        //System.out.println("当前用户具有role1="+subject.hasRole("role3"));
        //登录成功验证是否具有某些权限
        System.out.println("当前用户具有user:save权限="+subject.isPermitted("user:save"));
   }
}

认证与授权的执行流程分析

（1）认证流程

Shiro安全框架_apache_04

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）授权流程

Shiro安全框架_ci_05

  1. 首先调用Subject.isPermitted/hasRole接口，其会委托给SecurityManager，而SecurityManager接着会委托给Authorizer；
  2. Authorizer是真正的授权者，如果我们调用如isPermitted(“user:view”)，其首先会通过PermissionResolver把字符串转换成相应的Permission实例；
  3. 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；
  4. 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。


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