基于Spring Security2与 Ext 的权限管理设计与实现
一、Spring Security介绍
Spring Security的前身Acegi，其配置及使用相对来说复杂一些，因为要配置的东西比较多，Sprng Security简化了以前的配置。大家有兴趣可以多多了解以前的版本，因为很多细节在前面的版本可以看得比较清楚，后面的版本需要看源代码才知道其实现的原理了。
基于角色的设计与实现是绝大部分系统中比较常见的权限管理方式，对权限进行分组进行管理有助于减少权限管理的复杂程度。
Spring Security目前提供了三种权限的管理方式：
一、 基于URL的拦截方式
二、 基于方法的AOP拦截方式
三、 基于数据的权限拦截方式
第一种是常见的权限管理方式，第二种有时也可以通过第一种去进行实现，方法级的拦截容易实现，不过要以友好的方式显示权限不足设计及实现就有些啰嗦。基于数据级的安全拦截实现上得更麻烦，在此不作介绍，我们只是针对第一种方式作设计。Spring Security在URL上已经提供了比较好的管理，不过其是以类似以下这种方式进行配置的。
<http auto-config='true'>
<intercept-url pattern="/login.jsp*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/**" access="ROLE_USER" />
<form-login login-page='/login.jsp'/>
</http>
这种要动态实现角色与权限的管理就显得有些不足了，因此需要进行扩展实现，我们可以把一些不需要进行安全拦截的url放在Spring的以上配置中，设置filters=”none”，如images,css,js等，提高访问的速度。
在扩展Spring Security之前，我们需要了解一下Spring Security的相关术语。
Authentication (认证）对象
其实就是一个可以通过Spring Security的认证的身份证明。如实现该接口的类UsernamePasswordAuthenticationToken，表示可以通过username及password作为身份验证。
Authentication对象包含了
- Principal 标识是哪一个对象，可以认为是用户
- Credentials 信任的对象，如密码。
- Authorities 权限的集合，在我们的系统中可以认为是角色的集合 (authorities要赋予给principal的)
SecurityContextHolder
是Spring Security的核心对象，是安全上下文的访问的入口。如取得当前的登录用户可以从该类中的相应的方法取得。该类中包含ThreadLocal私有属性用于存取SecurityContext, SecurityContext包含Authentication私有属性。如实现弹出窗口登录功能的时候，输入的用户名及密码并没有最终经过SPRING SECURITY的filter,那么如何使用得当前用户可以成功登录呢，其就是利用到这一点，通过该类拿到SecurityContext，然后设置一个认证的对象给它，SPRING SECURITY在看到该认证对象的时候，就会成功经过了身份的认证了。
其实也可以这样理解，为了处理Http请求间认证，Spring Security使用HttpSessionIntegrationFilter，HttpSessionIntegrationFilter用于在HttpSession存储Http请求间的SecurityContext。不过我们可以通过SecurityContextHolder去拿到这个SecurityContext
AuthenticationManager
通过Providers 验证 在当前 ContextHolder中的Authentication对象是否合法。
AccessDecissionManager
经过投票机制来审批是否批准操作
Interceptors(拦截器)
拦截器(如FilterSecurityInterceptor,JoinPoint,MethodSecurityInterceptor等)用于协调授权,认证等操作。
Spring Security是Spring中一个强大的安全管理框架，不过目前在我们系统中使用的仅是其中一部分的功能，则权限过滤安全检查的功能。如果抛开这个框架，我们实现权限管理的时候，可能使用最多的方案还是使用Filter来进行过滤，在Filter里判断当前的用户是否为登录用户，若是登录用户，则看是否有权限访问当前的资源，若为未登录用户，则跳至登录页面。
二、扩展Spring Security
扩展Spring Security基于角色的管理策略，通过角色分配，保证系统的安全。其安全的手段包括以下：
１. 登录时需要加上验证码
２. 所有的数据展示及访问页需要登录后才能访问
３. 用户的数据库密码存储时使用Sha-256的加密算法
４. 登录后的所有系统的访问URL均需要授权
５. 登录多少次失败后，可锁定IP，约２０分钟后才能自动解锁。（尚未实现）
权限设计目前是采用基于角色控制的方式，用户需要访问系统的资源，首先必须要授予一个角色，而该角色具有访问系统资源的权限的能力，也可以认为是权限的集合。因此，一个用户要访问系统的某个资源（如产品列表），则首先要授予一个能够访问产品列表资源的角色（如productAdmin）。只要任一个用户拥有了该角色，即可以访问该资源。
系统的安全涉及到两个不同的概念，认证和授权。前者是关于确认用户是否确实是他们所宣称的身份。用户进入系统的时候，首先要进行第一个操作就是进行身份认证，即Authentication。在系统中一般表现为用户用账号跟密码登录。如果都正确了，则可以登录系统。在现实中你可以这样理解，员工在进入公司之前，需要进行身份的确认。身份确认通过后，则可以进入公司。进入公司后，并不代表可以随便进入公司的每个办公室。这时就需要每个看当前员工具有哪些角色，即授权。授权则是关于确认用户是否有允许执行一个特定的操作。如当前员工是总经理，则可以进入总经理办公室，并且可以进入普通员工的办公区域。是因为总经理已经授权可以出入这些地方。
在本系统中，权限表现为功能菜单及系统访问的URL。
如:
添加用户，其访问的url为 /system/saveAppUser.do
删除用户，其访问的url为/system/deleteAppUser.do
查询用户，其访问的url为/system/listAppUser.do
因而用户、角色、权限之间的关系可以用如下的图描述：
表设计
一个用户可以有多个角色，每个角色有多个功能菜单，每个功能菜单会对应多个系统访问的URL
表设计如下所示：
表说明：
１. app_user系统用户表，放置系统的所有用户
２. user_role用户角色，放置系统的所有角色
３. app_role角色表，放置用户角色
４. role_fun角色对应的功能表，放置角色拥有的功能
５. app_function系统的功能表，放置系统参与授权的所有功能
６. fun_url系统的功能对应的权限URL表
目前我们需要扩展Spring Security的以下两部分功能
1. 身份认证
2. 授权
Spring Security是由一组的filter来进行统一的过滤，不同的filter进行相应的权限过滤功能。不过在Security跟spring集成的过程中，其是由一个代理的类进行这些filter的统一管理。可以在web.xml中进行了查看，如下所示：
<filter> <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name> <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class> </filter> <filter-mapping> <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name> <url-pattern>*.do</url-pattern> </filter-mapping> <filter-mapping> <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name> <url-pattern>/index.jsp</url-pattern> </filter-mapping> <filter-mapping> <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name> <url-pattern>/file-upload</url-pattern> </filter-mapping>
所有经过springSecurityFilterChain的url，都会转到DelegatingFilterProxy类的bean去处理。而该Bean在Spring Security 2.0中，已经内置于安全管理的缺省的配置当中，我们只需要把app-security.xml加入我们系统管理中来即可。如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<b:beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/security" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:b="http://www.springframework.org/schema/beans"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-2.5.xsd
http://www.springframework.org/schema/security http://www.springframework.org/schema/security/spring-security-2.0.4.xsd">
<http auto-config="true" access-denied-page="/403.jsp" lowercase-comparisons="true"
access-decision-manager-ref="accessDecisionManager">
<intercept-url pattern="/images/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/css/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/js/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/403*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/404*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/500*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/ext3/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/fckeditor/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/jsonStruts**" filters="none"/>
<form-login default-target-url="/index.jsp" login-page="/login.jsp" authentication-failure-url="/login.jsp?error=true" login-processing-url="/j_security_check" />
<logout logout-url="/j_logout.do" logout-success-url="/login.jsp"/>
<remember-me key="RememberAppUser"/>
</http>
<b:bean id="accessDecisionManager" class="org.springframework.security.vote.AffirmativeBased">
<b:property name="allowIfAllAbstainDecisions" value="false"/>
<b:property name="decisionVoters">
<b:list>
<b:bean class="org.springframework.security.vote.RoleVoter">
<b:property name="rolePrefix" value="" />
</b:bean>
<b:bean class="org.springframework.security.vote.AuthenticatedVoter" />
</b:list>
</b:property>
</b:bean>
<authentication-manager alias="authenticationManager"/>
<authentication-provider user-service-ref="appUserDao">
<password-encoder hash="sha-256" base64="true"/>
</authentication-provider>
<b:bean id="securityInterceptorFilter" class="com.htsoft.core.web.filter.SecurityInterceptorFilter" >
<custom-filter after="FILTER_SECURITY_INTERCEPTOR" />
<b:property name="securityDataSource" ref="securityDataSource"/>
</b:bean>
<b:bean id="securityDataSource" class="com.htsoft.core.security.SecurityDataSource">
<b:property name="appRoleService" ref="appRoleService"/>
<b:property name="anonymousUrls">
<b:set>
<b:value>/login.do</b:value>
<b:value>/check.do</b:value>
</b:set>
</b:property>
<b:property name="publicUrls">
<b:set>
<b:value>/modelsMenu.do</b:value>
<b:value>/itemsMenu.do</b:value>
<b:value>/file-upload</b:value>
<b:value>/index.jsp</b:value>
<b:value>/communicate/listPhoneBook.do</b:value>
<b:value>/communicate/listPhoneGroup.do</b:value>
<b:value>/communicate/moveMail.do</b:value>
<b:value>/communicate/listMailFolder.do</b:value>
<b:value>/communicate/removeMailFolder.do</b:value>
<b:value>/communicate/searchMail.do</b:value>
<b:value>/system/getAppUser.do</b:value>
<b:value>/system/checkDiary.do</b:value>
<b:value>/system/selectDepartment.do</b:value>
<b:value>/system/listAppRole.do</b:value>
</b:set>
</b:property>
</b:bean>
</b:beans>
身份认证
说明：当用户登录时，会根据用户账号及密码进行验证，验证由authenticationManager来进，其会调用实现UserDetailsService接口实现类完成，在本系统，是由appUserDaoImpl类来实现。
而我们的用户及角色实体要成为安全框架识别的安全实体，需要相应实现不同的接口，如下所示：
访问授权
授权的管理是通过Filter来进行的，用户访问URL时，均需要经过Spring Security的URL进行授权。在本系统中，这个功能是通过SecurityInterceptorFilter来进行。
系统启动时，会把所有的权限以[角色—URL列表]的形式放置在一个全局的Map中，用户访问系统的url时，就会根据当前用户所拥有的角色是否包含此URL。这个全局的权限匹配源则由SecurityDataSource来提供。由于登录用户在进入系统后，都会具备一些常用的功能，所以每个用户均有一个PUBLIC_ROLE的角色，代表可以访问系统的公告资源。该角色对应的可访问的URL，则配置在SecurityDataSource Bean中的publicUrls属性中。
SecurityInterceptorFilter代码如下所示：
package com.htsoft.core.web.filter;
/*
* 广州宏天软件有限公司 OA办公管理系统 -- http://www.jee-soft.cn
* Copyright (C) 2008-2009 GuangZhou HongTian Software Company
*/
import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Set;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.springframework.security.AccessDeniedException;
import org.springframework.security.Authentication;
import org.springframework.security.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.context.SecurityContextHolder;
import org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter;
import com.htsoft.core.security.SecurityDataSource;
/**
* 权限拦载器
* @author csx
*/
public class SecurityInterceptorFilter extends OncePerRequestFilter {
/**
* 角色权限映射列表源，用于权限的匹配
*/
private HashMap<String, Set<String>> roleUrlsMap=null;
private SecurityDataSource securityDataSource;
public void setSecurityDataSource(SecurityDataSource securityDataSource) {
this.securityDataSource = securityDataSource;
}
@Override
protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws ServletException, IOException {
if(logger.isDebugEnabled()){
logger.debug("...enter the SecurityInterceptorFilter doFilterInternal here...");
}
String url=request.getRequestURI();
//若有contextPath,则切出来
if(org.springframework.util.StringUtils.hasLength(request.getContextPath())){
String contextPath=request.getContextPath();
int index=url.indexOf(contextPath);
if(index!=-1){
url=url.substring(index+contextPath.length());
}
}
Authentication auth= SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();//取得认证器
boolean isSuperUser=false;
for(int i=0;i<auth.getAuthorities().length;i++){
//logger.info("角色名称:"+auth.getAuthorities()[i].getAuthority());
if("超级管理员".equals(auth.getAuthorities()[i].getAuthority())){
isSuperUser=true;
}
}
if(!isSuperUser){//非超级管理员
if(!isUrlGrantedRight(url,auth)){//如果未授权
logger.info("ungranted url:" + url);
throw new AccessDeniedException("Access is denied! Url:" + url + " User:" + SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getName());
}
}
if(logger.isInfoEnabled()){
logger.info("pass the url:" + url);
}
//进行下一个Filter
chain.doFilter(request, response);
}
/**
* 检查该URL是否授权访问
* @param url
* @return
*/
private boolean isUrlGrantedRight(String url,Authentication auth){
//遍历该用户下所有角色对应的URL，看是否有匹配的
for(GrantedAuthority ga:auth.getAuthorities()){
Set<String> urlSet=roleUrlsMap.get(ga.getAuthority());
//TODO AntPathMatcher here
if(urlSet!=null && urlSet.contains(url)){
return true;
}
}
return false;
}
public void loadDataSource(){
roleUrlsMap=securityDataSource.getDataSource();
}
@Override
public void afterPropertiesSet() throws ServletException {
loadDataSource();
if(roleUrlsMap==null){
throw new RuntimeException("没有进行设置系统的权限匹配数据源");
}
}
}
三、EXT的扩展实现
至此，我们完成了对Spring Security的权限扩展，但是EXT访问的时候，我们的应用程序都是在一个页面上进行，也就是我们之前说的One Application One Page，几乎所有的请求都是通过Ajax的请求来时行，页面没有刷新，当权限不足的时候，我们如何提示用户呢？另外我们的功能菜单又是如何来根据用户的角色来显示出来呢？在此，我们把需要把角色、功能、权限URL需要进行统一管理。我们从以下几个方面来进行扩展。
当用户权限不足时，我们需要提示用户无限访问该URL，在app-sercurity.xml中，我们配置了以下：
<http auto-config="true" access-denied-page="/403.jsp" lowercase-comparisons="true"
access-decision-manager-ref="accessDecisionManager">
<intercept-url pattern="/images/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/css/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/js/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/403*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/404*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/500*" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/ext3/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/fckeditor/**" filters="none"/>
<intercept-url pattern="/jsonStruts**" filters="none"/>
<form-login default-target-url="/index.jsp" login-page="/login.jsp" authentication-failure-url="/login.jsp?error=true" login-processing-url="/j_security_check" />
<logout logout-url="/j_logout.do" logout-success-url="/login.jsp"/>
<remember-me key="RememberAppUser"/>
</http>
即当用户权限不足时，会跳至403页，因此我们可以在此上作文章，当跳至403页时，我们往response的头写一个标识，在ext的connection中获取返回结果时，我们根据这个标识来给用户提示一个友好的信息，如：
403.jsp的代码实现：
<%@ page pageEncoding="UTF-8"%><%
response.addHeader("__forbidden","true");
String basePath=request.getContextPath();
%>
<html>
<head>
<title>访问拒绝</title>
<style type="text/css">
<!--
.STYLE10 {
font-family: "黑体";
font-size: 36px;
}
-->
</style>
</head>
<body>
<table width="510" border="0" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0">
<tr>
<td><img src="<%=basePath%>/images/error_top.jpg" width="510" height="80" /></td>
</tr>
<tr>
<td height="200" align="center" valign="top" background="<%=basePath%>/images/error_bg.jpg">
<table width="80%" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tr>
<td width="34%" align="right"><img src="<%=basePath%>/images/error.gif" width="128" height="128"></td>
<td width="66%" valign="bottom" align="center">
<span class="STYLE10">访问被拒绝</span>
<div style="text-align: left;line-height: 22px;">
<font size="2">对不起，您的当前角色没有查看此页面的权限。请联系您的系统管理员，以获得相应的权限。点击这里返回主页。如果需要技术支持，点击这里发送邮件。</font>
</div>
<a href="#" onclick="javascript:document.location.href='<%=basePath%>/j_logout.do';">重 新 登 录</a>
<a href="#" onclick="javascript:history.back(-1);">后 退</a>
</td>
</table>
</td>
</tr>
<tr>
<td><img src="<%=basePath%>/images/error_bootom.jpg" width="510" height="32" /></td>
</tr>
</table>
</body>
</html>
处理该标识：
App.init = function() {
Ext.util.Observable.observeClass(Ext.data.Connection);
Ext.data.Connection.on('requestcomplete', function(conn, resp,options ){
if (resp && resp.getResponseHeader){
if(resp.getResponseHeader('__timeout')) {
Ext.ux.Toast.msg('操作提示：','操作已经超时，请重新登录!');
window.location.href=__ctxPath+'/index.jsp?randId=' + parseInt(1000*Math.random());
}
if(resp.getResponseHeader('__forbidden')){
Ext.ux.Toast.msg('系统访问权限提示：','你目前没有权限访问：{0}',options.url);
}
}
});
…
}
Connection的这个requestcomplete事件是所有的Ajax请求都必须触发的，所以把它作为总的入口。
另外，用户登录后，其功能的菜单如何来配置呢，因此应用程序是通过一个全局的menu.xml文件来进行功能菜单的管理，同时也包括其功能与URL的配置。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <Menus> <Items id="SystemSetting" text="系统设置" iconCls="menu-system"> ... <Item id="AppRoleView" iconCls="menu-role" text="角色设置"> <Function id="_AppRoleList" text="查看角色" iconCls="menu-list"> <url>/system/listAppRole.do</url> </Function> <Function id="_AppRoleAdd" text="添加角色" iconCls="menu-add"> <url>/system/listAppRole.do</url> <url>/system/saveAppRole.do</url> </Function> <Function id="_AppRoleEdit" text="编辑角色" iconCls="menu-add"> <url>/system/listAppRole.do</url> <url>/system/saveAppRole.do</url> </Function> <Function id="_AppRoleDel" text="删除角色" iconCls="menu-del"> <url>/system/listAppRole.do</url> <url>/system/mulDelAppRole.do</url> </Function> <Function id="_AppRoleGrant" text="授权角色"> <url>/system/listAppRole.do</url> <url>/system/grantAppRole.do</url> </Function> </Item> ... <Item id="ReportTemplateView" iconCls="menu-report" text="报表管理"> ... </Item> </Items> </Menus>
这个XML文件会在应用程序启动添加至系统的全局变量中，以“角色”对应“ＵＲＬ”的Map提供数据源来进行。
那么角色对应的URL是如何来构造的，这个相对简单一些，以上的功能及菜单，其均存在一个Id，如角色设置（AppRoleView），添加角色“_AppRoleAdd”。
每个角色就保存这些ID，所以加载这些ID，就有办法把其下的URL全部加载出来，从而形成角色与URL的映射关系。
另外，我们还可以把用户所拥有的权限，通过该用户拥有哪些角色，每个角色包括哪些权限的ID，从而构造出该用户的权限集合。如下所示，当用户登录后，我们把所有的ID集中放在用户的rights字段中，这样就可以通过ID来决定用户是否有权限访问某个功能按钮，从而达到功能级别的控制，如：
//加载权限
Ext.Ajax.request({
url:__ctxPath+'/system/getCurrentAppUser.do',
method:'Get',
success:function(response,options){
var object=Ext.util.JSON.decode(response.responseText);
//取得当前登录用户的相关信息，包括权限
curUserInfo=new UserInfo(object.user.userId,object.user.fullname,object.user.rights);
}
});
以下为user.rights的构造，是在用户登录的时候进行配置实现，为AppUserDaoImpl.java的部分代码
public UserDetails loadUserByUsername(final String username)
throws UsernameNotFoundException, DataAccessException {
return (UserDetails) getHibernateTemplate().execute(
new HibernateCallback() {
public Object doInHibernate(Session session)
throws HibernateException, SQLException {
String hql = "from AppUser ap where ap.username=? and ap.delFlag = ?";
Query query = session.createQuery(hql);
query.setString(0, username);
query.setShort(1, Constants.FLAG_UNDELETED);
AppUser user = null;
try {
user = (AppUser) query.uniqueResult();
if (user != null) {
Hibernate.initialize(user.getRoles());
Hibernate.initialize(user.getDepartment());
//进行合并权限的处理
Set<AppRole> roleSet=user.getRoles();
Iterator<AppRole> it=roleSet.iterator();
while(it.hasNext()){
AppRole role=it.next();
if(role.getRoleId().equals(AppRole.SUPER_ROLEID)){//具有超级权限
user.getRights().clear();
user.getRights().add(AppRole.SUPER_RIGHTS);
break;
}else{
if(StringUtils.isNotEmpty(role.getRights())){
String[]items=role.getRights().split("[,]");
for(int i=0;i<items.length;i++){
if(!user.getRights().contains(items[i])){
user.getRights().add(items[i]);
}
}
}
}
}
}
} catch (Exception ex) {
logger.warn("user:" + username
+ " can't not loding rights:"
+ ex.getMessage());
}
return user;
}
});
}
而其最终的实现效果可以参见我另一篇博客：
http://man1900.iteye.com/blog/517248