shiro入门与认证原理

一、shiro介绍

1、什么是shiro
 shiro是apache的一个开源框架，是一个权限管理的框架，实现 用户认证、用户授权。
2、shiro的优点
 (1)shiro将安全认证相关的功能抽取出来组成一个框架，使用shiro就可以非常快速的完成认证、授权等功能的开发，降低系统成本。
 (2)shiro使用广泛，shiro可以运行在web应用，非web应用，集群分布式应用中越来越多的用户开始使用shiro。
 (3)java领域中spring security(原名Acegi)也是一个开源的权限管理框架，但是spring security依赖spring运行，而shiro就相对独立，最主要是因为shiro使用简单、灵活，所以现在越来越多的用户选择shiro。
3、shiro的架构

 (1)Subject
  Subject即主体，外部应用与subject进行交互，subject记录了当前操作用户，将用户的概念理解为当前操作的主体，可能是一个通过浏览器请求的用户，也可能是一个运行的程序。 Subject在shiro中是一个接口，接口中定义了很多认证授相关的方法，外部程序通过subject进行认证授，而subject是通过SecurityManager安全管理器进行认证授权

 (2)SecurityManager
  SecurityManager即安全管理器，对全部的subject进行安全管理，它是shiro的核心，负责对所有的subject进行安全管理。通过SecurityManager可以完成subject的认证、授权等，实质上SecurityManager是通过Authenticator进行认证，通过Authorizer进行授权，通过SessionManager进行会话管理等。
   SecurityManager是一个接口，继承了Authenticator, Authorizer, SessionManager这三个接口。

 (3)Authenticator
  Authenticator即认证器，对用户身份进行认证，Authenticator是一个接口，shiro提供ModularRealmAuthenticator实现类，通过ModularRealmAuthenticator基本上可以满足大多数需求，也可以自定义认证器。
 (4)Authorizer
  Authorizer即授权器，用户通过认证器认证通过，在访问功能时需要通过授权器判断用户是否有此功能的操作权限。

 (5)realm
  Realm即领域，相当于datasource数据源，securityManager进行安全认证需要通过Realm获取用户权限数据，比如：如果用户身份数据在数据库那么realm就需要从数据库获取用户身份信息。
注意：不要把realm理解成只是从数据源取数据，在realm中还有认证授权校验的相关的代码。

 (6)sessionManager
  sessionManager即会话管理，shiro框架定义了一套会话管理，它不依赖web容器的session，所以shiro可以使用在非web应用上，也可以将分布式应用的会话集中在一点管理，此特性可使它实现单点登录。
 (7)SessionDAO
  SessionDAO即会话dao，是对session会话操作的一套接口，比如要将session存储到数据库，可以通过jdbc将会话存储到数据库。
 (8)CacheManager
  CacheManager即缓存管理，将用户权限数据存储在缓存，这样可以提高性能。
 (9)Cryptography
  Cryptography即密码管理，shiro提供了一套加密/解密的组件，方便开发。比如提供常用的散列、加/解密等功能。
4.依赖jar包
(1)maven方式

<dependency>
			<groupId>org.apache.shiro</groupId>
			<artifactId>shiro-core</artifactId>
			<version>1.2.3</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.apache.shiro</groupId>
			<artifactId>shiro-web</artifactId>
			<version>1.2.3</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.apache.shiro</groupId>
			<artifactId>shiro-spring</artifactId>
			<version>1.2.3</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.apache.shiro</groupId>
			<artifactId>shiro-ehcache</artifactId>
			<version>1.2.3</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.apache.shiro</groupId>
			<artifactId>shiro-quartz</artifactId>
			<version>1.2.3</version>
		</dependency>

//也可以通过引入shiro-all包括shiro所有的包：
	<dependency>
			<groupId>org.apache.shiro</groupId>
			<artifactId>shiro-all</artifactId>
			<version>1.2.3</version>
		</dependency>

(2)导入方式的jar包

二、shiro认证

1、认证流程

2、入门程序（用户登陆和退出）
创建一个Java工程，其目录结构如下

（1）创建shiro_first.ini文件，通过此配置文件创建securityManager工厂。

#对用户信息进行配置
[users]
#用户名和密码
zhangsan=111111
lisi=111111

（2）测试代码

 public void test1(){
        //创建安全管理器 SecurityManager工厂
        Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:config/shiro-first.ini");
        //创建安全管理器SecurityManager
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        //将SecurityManager设置到当前运行环境中
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //从SecurityUtils里面创建一个主体
        Subject subject =  SecurityUtils.getSubject();
        //创建认证使用的token
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhangsan","1111111");
        //subject提交认证
        try{
            subject.login(token);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        //是否认证通过
        boolean isAuthenticate =  subject.isAuthenticated();
        System.out.println("通过认证："+isAuthenticate);
        System.out.println("是否认证通过：" + isAuthenticated);	
        //退出操作
        subject.logout();	
        //是否认证通过
        isAuthenticated =  subject.isAuthenticated();	
        System.out.println("是否认证通过：" + isAuthenticated);	
    }

（3）执行流程分析
  1、通过ini配置文件创建securityManager
  2、调用subject.login方法主体提交认证，提交的token
  3、securityManager进行认证，securityManager最终由ModularRealmAuthenticator进行认证。
  4、ModularRealmAuthenticator调用IniRealm(给realm传入token) 去ini配置文件中查询用户信息
  5、IniRealm根据输入的token（UsernamePasswordToken）从 shiro-first.ini查询用户信息，根据账号查询用户信息（账号和密码）
  如果查询到用户信息，就给ModularRealmAuthenticator返回用户信息（账号和密码）
  如果查询不到，就给ModularRealmAuthenticator返回null
  6、ModularRealmAuthenticator接收IniRealm返回Authentication认证信息
  如果返回的认证信息是null，ModularRealmAuthenticator抛出异常（org.apache.shiro.authc.UnknownAccountException）
  如果返回的认证信息不是null（说明inirealm找到了用户），对IniRealm返回用户密码 （在ini文件中存在）和 token中的密码 进行对比，如果不一致抛出异常（org.apache.shiro.authc.IncorrectCredentialsException）
（4）总结
  ModularRealmAuthenticator作用进行认证，需要调用realm查询用户信息（在数据库中存在用户信息）
ModularRealmAuthenticator进行密码对比（认证过程）。

  realm：需要根据token中的身份信息去查询数据库（入门程序使用ini配置文件），如果查到用户返回认证信息，如果查询不到返回null
3、自定义realm
（1）定义realm要实现AuthorizingRealm接口

public class CustomerRealm extends AuthorizingRealm {
    @Override
    public void setName(String name) {
        super.setName(name);
    }

    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
       //从token中取出身份信息
        String userCode = (String) authenticationToken.getPrincipal();
        //从数据库中去查询该用户是否存在
        //如果查询不到就返回 null
        //如果查询到了，就获取该用户的密码
        String password = "111111";
        //返回认证信息
        SimpleAuthenticationInfo simpleAuthenticationInfo = new SimpleAuthenticationInfo(userCode,password,this.getName());
        return simpleAuthenticationInfo;
    }

    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        return null;
    }
}

（2）需要在shiro-realm.ini配置realm注入到securityManager中。

[main]
#自定义realm
customRealm=com.jack.realm.CustomerRealm
#将realm设置到securityManager
securityManager.realms=$customRealm

（3）测试代码

 public void test2(){
        //创建安全管理器 SecurityManager工厂
        Factory<SecurityManager> factory = new IniSecurityManagerFactory("classpath:config/shiro-realm.ini");
        //创建安全管理器SecurityManager
        SecurityManager securityManager = factory.getInstance();
        //将SecurityManager设置到当前运行环境中
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //从SecurityUtils里面创建一个主体
        Subject subject =  SecurityUtils.getSubject();
        //创建认证使用的token
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhangsan","111111");
        //subject提交认证
        try{
            subject.login(token);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        //是否认证通过
        boolean isAuthenticate =  subject.isAuthenticated();
        System.out.println("通过认证："+isAuthenticate);
    }

4、散列算法
（1）介绍
 通常需要对密码 进行散列，常用的有md5、sha，

 对md5密码，如果知道散列后的值可以通过穷举算法，得到md5密码对应的明文。
建议对md5进行散列时加salt（盐），进行加密相当 于对原始密码+盐进行散列。
正常使用时散列方法：
在程序中对原始密码+盐进行散列，将散列值存储到数据库中，并且还要将盐也要存储在数据库中。

 如果进行密码对比时，使用相同 方法，将原始密码+盐进行散列，进行比对。
(2)md5散列测试程序

//md5加密，不加盐
		String password_md5 = new Md5Hash("111111").toString();
		System.out.println("md5加密，不加盐="+password_md5);
		
		//md5加密，加盐，一次散列
		String password_md5_sale_1 = new Md5Hash("111111", "eteokues", 1).toString();
		System.out.println("password_md5_sale_1="+password_md5_sale_1);
		String password_md5_sale_2 = new Md5Hash("111111", "uiwueylm", 1).toString();
		System.out.println("password_md5_sale_2="+password_md5_sale_2);
		//两次散列相当于md5(md5())

		//使用SimpleHash
		String simpleHash = new SimpleHash("MD5", "111111", "eteokues",1).toString();
		System.out.println(simpleHash);

（3）自定义realm支持散列算法

//继承AuthorizingRealm类，实现自定义realm
public class CustomerRealmMd5 extends AuthorizingRealm {
    @Override
    public void setName(String name) {
        super.setName(name);
    }

    @Override
    protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken authenticationToken) throws AuthenticationException {
       //从token中取出身份信息
        String userCode = (String) authenticationToken.getPrincipal();
        //从数据库中去查询该用户是否存在
        //如果查询不到就返回 null
        //如果查询到了，就获取该用户的密码
        String password = "745c144d7721368a3257dcd0f728e4f1";
        //从数据库获取salt信息
        String salt = "adfgx";
        //返回认证信息
        SimpleAuthenticationInfo simpleAuthenticationInfo = new
                SimpleAuthenticationInfo(userCode,password, ByteSource.Util.bytes(salt),this.getName());
        return simpleAuthenticationInfo;
    }

    @Override
    protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principalCollection) {
        return null;
    }
}

（4）定义散列的凭证匹配器

[main]
#定义凭证匹配器
credentialsMatcher=org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher
#散列算法
credentialsMatcher.hashAlgorithmName=md5
#散列次数
credentialsMatcher.hashIterations=1

#将凭证匹配器设置到realm
customRealm=com.jack.realm.CustomerRealmMd5
customRealm.credentialsMatcher=$credentialsMatcher
securityManager.realms=$customRealm