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  • Shiro学习之身份验证

    身份验证,即在应用中谁能证明他就是他本人。一般提供如他们的身份ID一些标识信息来表明他就是他本人,如提供身份证,用户名/密码来证明。

    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:

    principals:身份,即主体的标识属性,可以是任何东西,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/密码/手机号。

    credentials:证明/凭证,即只有主体知道的安全值,如密码/数字证书等。

    最常见的principals和credentials组合就是用户名/密码了。接下来先进行一个基本的身份认证。

    另外两个相关的概念是之前提到的SubjectRealm,分别是主体及验证主体的数据源.

    2.2  环境准备

    本文使用Maven构建,因此需要一点Maven知识。首先准备环境依赖:

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.9</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>commons-logging</groupId>
            <artifactId>commons-logging</artifactId>
            <version>1.1.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.shiro</groupId>
            <artifactId>shiro-core</artifactId>
            <version>1.2.2</version>
        </dependency>
    </dependencies>&nbsp;

    添加junit、common-logging及shiro-core依赖即可。

    2.3  登录/退出

    1、首先准备一些用户身份/凭据(shiro.ini)

    [users]
    zhang=123
    wang=123

    此处使用ini配置文件,通过[users]指定了两个主体:zhang/123、wang/123。

    2、测试用例(com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest)

    @Test
    public void testHelloworld() {
        //1、获取SecurityManager工厂,此处使用Ini配置文件初始化SecurityManager
        Factory<org.apache.shiro.mgt.SecurityManager> factory =
                new IniSecurityManagerFactory("classpath:shiro.ini");
        //2、得到SecurityManager实例 并绑定给SecurityUtils
        org.apache.shiro.mgt.SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //3、得到Subject及创建用户名/密码身份验证Token(即用户身份/凭证)
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhang", "123");
    
        try {
            //4、登录,即身份验证
            subject.login(token);
        } catch (AuthenticationException e) {
            //5、身份验证失败
        }
    
        Assert.assertEquals(true, subject.isAuthenticated()); //断言用户已经登录
    
        //6、退出
        subject.logout();
    }
    &nbsp;

    2.1、首先通过new IniSecurityManagerFactory并指定一个ini配置文件来创建一个SecurityManager工厂;

    2.2、接着获取SecurityManager并绑定到SecurityUtils,这是一个全局设置,设置一次即可;

    2.3、通过SecurityUtils得到Subject,其会自动绑定到当前线程;如果在web环境在请求结束时需要解除绑定;然后获取身份验证的Token,如用户名/密码;

    2.4、调用subject.login方法进行登录,其会自动委托给SecurityManager.login方法进行登录;

    2.5、如果身份验证失败请捕获AuthenticationException或其子类,常见的如: DisabledAccountException(禁用的帐号)、LockedAccountException(锁定的帐号)、UnknownAccountException(错误的帐号)、ExcessiveAttemptsException(登录失败次数过多)、IncorrectCredentialsException (错误的凭证)、ExpiredCredentialsException(过期的凭证)等,具体请查看其继承关系;对于页面的错误消息展示,最好使用如“用户名/密码错误”而不是“用户名错误”/“密码错误”,防止一些恶意用户非法扫描帐号库;

    2.6、最后可以调用subject.logout退出,其会自动委托给SecurityManager.logout方法退出.

    从如上代码可总结出身份验证的步骤:

    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、最后调用Subject.logout进行退出操作。

    如上测试的几个问题:

    1、用户名/密码硬编码在ini配置文件,以后需要改成如数据库存储,且密码需要加密存储;

    2、用户身份Token可能不仅仅是用户名/密码,也可能还有其他的,如登录时允许用户名/邮箱/手机号同时登录

    2.4  身份认证流程

    流程如下:

    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。

    2.5  Realm

    Realm:域,Shiro从从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。如我们之前的ini配置方式将使用org.apache.shiro.realm.text.IniRealm。

    org.apache.shiro.realm.Realm接口如下:

    String getName(); //返回一个唯一的Realm名字
    boolean supports(AuthenticationToken token); //判断此Realm是否支持此Token
    AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token)
     throws AuthenticationException;  //根据Token获取认证信息

    Realm配置

    1、自定义Realm实现(com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1): 

    public class MyRealm1 implements Realm {
        @Override
        public String getName() {
            return "myrealm1";
        }
        @Override
        public boolean supports(AuthenticationToken token) {
            //仅支持UsernamePasswordToken类型的Token
            return token instanceof UsernamePasswordToken; 
        }
        @Override
        public AuthenticationInfo getAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
            String username = (String)token.getPrincipal();  //得到用户名
            String password = new String((char[])token.getCredentials()); //得到密码
            if(!"zhang".equals(username)) {
                throw new UnknownAccountException(); //如果用户名错误
            }
            if(!"123".equals(password)) {
                throw new IncorrectCredentialsException(); //如果密码错误
            }
            //如果身份认证验证成功,返回一个AuthenticationInfo实现;
            return new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName());
        }
    }&nbsp;

    2、ini配置文件指定自定义Realm实现(shiro-realm.ini) 

    #声明一个realm
    myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1
    #指定securityManager的realms实现
    securityManager.realms=$myRealm1&nbsp;

    通过$name来引入之前的realm定义

    3、测试用例请参考com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest的testCustomRealm测试方法,只需要把之前的shiro.ini配置文件改成shiro-realm.ini即可。

    Realm配置

    1、ini配置文件(shiro-multi-realm.ini) 

    #声明一个realm
    myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1
    myRealm2=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm2
    #指定securityManager的realms实现
    securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm2&nbsp;

    securityManager会按照realms指定的顺序进行身份认证。此处我们使用显示指定顺序的方式指定了Realm的顺序,如果删除“securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm2”,那么securityManager会按照realm声明的顺序进行使用(即无需设置realms属性,其会自动发现),当我们显示指定realm后,其他没有指定realm将被忽略,如“securityManager.realms=$myRealm1”,那么myRealm2不会被自动设置进去。

    2、测试用例请参考com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest的testCustomMultiRealm测试方法

    Shiro默认提供的Realm

    以后一般继承AuthorizingRealm(授权)即可;其继承了AuthenticatingRealm(即身份验证),而且也间接继承了CachingRealm(带有缓存实现)。其中主要默认实现如下:

    org.apache.shiro.realm.text.IniRealm[users]部分指定用户名/密码及其角色;[roles]部分指定角色即权限信息;

    org.apache.shiro.realm.text.PropertiesRealm user.username=password,role1,role2指定用户名/密码及其角色;role.role1=permission1,permission2指定角色及权限信息;

    org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm通过sql查询相应的信息,如“select password from users where username = ?”获取用户密码,“select password, password_salt from users where username = ?”获取用户密码及盐;“select role_name from user_roles where username = ?”获取用户角色;“select permission from roles_permissions where role_name = ?”获取角色对应的权限信息;也可以调用相应的api进行自定义sql;

    JDBC Realm使用

    1、数据库及依赖

            <dependency>
                <groupId>mysql</groupId>
                <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
                <version>5.1.25</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba</groupId>
                <artifactId>druid</artifactId>
                <version>0.2.23</version>
            </dependency>&nbsp;

    本文将使用mysql数据库及druid连接池;

    2、到数据库shiro下建三张表:users(用户名/密码)、user_roles(用户/角色)、roles_permissions(角色/权限),具体请参照shiro-example-chapter2/sql/shiro.sql;并添加一个用户记录,用户名/密码为zhang/123;

    3、ini配置(shiro-jdbc-realm.ini)

    jdbcRealm=org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm
    dataSource=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
    dataSource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
    dataSource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/shiro
    dataSource.username=root
    #dataSource.password=
    jdbcRealm.dataSource=$dataSource
    securityManager.realms=$jdbcRealm&nbsp;

    1、变量名=全限定类名会自动创建一个类实例

    2、变量名.属性=值 自动调用相应的setter方法进行赋值

    3、$变量名 引用之前的一个对象实例

    4、测试代码请参照com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.LoginLogoutTest的testJDBCRealm方法,和之前的没什么区别。

    2.6  AuthenticatorAuthenticationStrategy

    Authenticator的职责是验证用户帐号,是Shiro API中身份验证核心的入口点:

    public AuthenticationInfo authenticate(AuthenticationToken authenticationToken)
                throws AuthenticationException;&nbsp;

    如果验证成功,将返回AuthenticationInfo验证信息;此信息中包含了身份及凭证;如果验证失败将抛出相应的AuthenticationException实现。

    SecurityManager接口继承了Authenticator,另外还有一个ModularRealmAuthenticator实现,其委托给多个Realm进行验证,验证规则通过AuthenticationStrategy接口指定,默认提供的实现:

    FirstSuccessfulStrategy:只要有一个Realm验证成功即可,只返回第一个Realm身份验证成功的认证信息,其他的忽略;

    AtLeastOneSuccessfulStrategy:只要有一个Realm验证成功即可,和FirstSuccessfulStrategy不同,返回所有Realm身份验证成功的认证信息;

    AllSuccessfulStrategy:所有Realm验证成功才算成功,且返回所有Realm身份验证成功的认证信息,如果有一个失败就失败了。

    ModularRealmAuthenticator默认使用AtLeastOneSuccessfulStrategy策略。

    假设我们有三个realm:

    myRealm1: 用户名/密码为zhang/123时成功,且返回身份/凭据为zhang/123;

    myRealm2: 用户名/密码为wang/123时成功,且返回身份/凭据为wang/123;

    myRealm3: 用户名/密码为zhang/123时成功,且返回身份/凭据为zhang@163.com/123,和myRealm1不同的是返回时的身份变了;

    1、ini配置文件(shiro-authenticator-all-success.ini)

    #指定securityManager的authenticator实现
    authenticator=org.apache.shiro.authc.pam.ModularRealmAuthenticator
    securityManager.authenticator=$authenticator
    
    #指定securityManager.authenticator的authenticationStrategy
    allSuccessfulStrategy=org.apache.shiro.authc.pam.AllSuccessfulStrategy
    securityManager.authenticator.authenticationStrategy=$allSuccessfulStrategy
    myRealm1=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm1
    myRealm2=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm2
    myRealm3=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.realm.MyRealm3
    securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm3

    2、测试代码(com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.AuthenticatorTest)

    2.1、首先通用化登录逻辑

        private void login(String configFile) {
            //1、获取SecurityManager工厂,此处使用Ini配置文件初始化SecurityManager
            Factory<org.apache.shiro.mgt.SecurityManager> factory =
                    new IniSecurityManagerFactory(configFile);
    
            //2、得到SecurityManager实例 并绑定给SecurityUtils
            org.apache.shiro.mgt.SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
            SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
    
            //3、得到Subject及创建用户名/密码身份验证Token(即用户身份/凭证)
            Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
            UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhang", "123");
    
            subject.login(token);
        }

    2.2、测试AllSuccessfulStrategy成功:   

        @Test
        public void testAllSuccessfulStrategyWithSuccess() {
            login("classpath:shiro-authenticator-all-success.ini");
            Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    
            //得到一个身份集合,其包含了Realm验证成功的身份信息
            PrincipalCollection principalCollection = subject.getPrincipals();
            Assert.assertEquals(2, principalCollection.asList().size());
        }&nbsp;

    PrincipalCollection包含了zhangzhang@163.com身份信息。

    2.3、测试AllSuccessfulStrategy失败:

        @Test(expected = UnknownAccountException.class)
        public void testAllSuccessfulStrategyWithFail() {
            login("classpath:shiro-authenticator-all-fail.ini");
            Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
    }&nbsp;

    shiro-authenticator-all-fail.ini与shiro-authenticator-all-success.ini不同的配置是使用了securityManager.realms=$myRealm1,$myRealm2;即myRealm验证失败。

    对于AtLeastOneSuccessfulStrategy和FirstSuccessfulStrategy的区别,请参照testAtLeastOneSuccessfulStrategyWithSuccess和testFirstOneSuccessfulStrategyWithSuccess测试方法。唯一不同点一个是返回所有验证成功的Realm的认证信息;另一个是只返回第一个验证成功的Realm的认证信息。

    自定义AuthenticationStrategy实现,首先看其API:

    //在所有Realm验证之前调用
    AuthenticationInfo beforeAllAttempts(
    Collection<? extends Realm> realms, AuthenticationToken token) 
    throws AuthenticationException;
    //在每个Realm之前调用
    AuthenticationInfo beforeAttempt(
    Realm realm, AuthenticationToken token, AuthenticationInfo aggregate) 
    throws AuthenticationException;
    //在每个Realm之后调用
    AuthenticationInfo afterAttempt(
    Realm realm, AuthenticationToken token, 
    AuthenticationInfo singleRealmInfo, AuthenticationInfo aggregateInfo, Throwable t)
    throws AuthenticationException;
    //在所有Realm之后调用
    AuthenticationInfo afterAllAttempts(
    AuthenticationToken token, AuthenticationInfo aggregate) 
    throws AuthenticationException;&nbsp;

    因为每个AuthenticationStrategy实例都是无状态的,所有每次都通过接口将相应的认证信息传入下一次流程;通过如上接口可以进行如合并/返回第一个验证成功的认证信息。

    自定义实现时一般继承org.apache.shiro.authc.pam.AbstractAuthenticationStrategy即可,具体可以参考代码com.github.zhangkaitao.shiro.chapter2.authenticator.strategy包下OnlyOneAuthenticatorStrategy 和AtLeastTwoAuthenticatorStrategy。

    到此基本的身份验证就搞定了,对于AuthenticationToken 、AuthenticationInfo和Realm的详细使用后续章节再陆续介绍。

    示例源代码:https://github.com/zhangkaitao/shiro-example

    转自http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2019547.强烈推荐此博主的博客

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