1 设计思路
为了设计一套具有较强可扩展性的用户认证管理,需要建立用户、角色和权限等数据库表,并且建立之间的关系,具体实现如下。
1.1 用户
用户仅仅是纯粹的用户,用来记录用户相关信息,如用户名、密码等,权限是被分离出去了的。用户(User)要拥有对某种资源的权限,必须通过角色(Role)去关联。
用户通常具有以下属性:
ü 编号,在系统中唯一。
ü 名称,在系统中唯一。
ü 用户口令。
ü 注释,描述用户或角色的信息。
1.2 角色
角色是使用权限的基本单位,拥有一定数量的权限,通过角色赋予用户权限,通常具有以下属性:
ü 编号,在系统中唯一。
ü 名称,在系统中唯一。
ü 注释,描述角色信息
1.3 权限
权限指用户根据角色获得对程序某些功能的操作,例如对文件的读、写、修改和删除功能,通常具有以下属性:
ü 编号,在系统中唯一。
ü 名称,在系统中唯一。
ü 注释,描述权限信息
1.4 用户与角色的关系
一个用户(User)可以隶属于多个角色(Role),一个角色组也可拥有多个用户,用户角色就是用来描述他们之间隶属关系的对象。用户(User)通过角色(Role)关联所拥有对某种资源的权限,例如
l 用户(User):
UserID UserName UserPwd
1 张三 xxxxxx
2 李四 xxxxxx
……
l 角色(Role):
RoleID RoleName RoleNote
01 系统管理员 监控系统维护管理员
02 监控人员 在线监控人员
03 调度人员 调度工作人员
04 一般工作人员 工作人员
……
l 用户角色(User_Role):
UserRoleID UserID RoleID UserRoleNote
1 1 01 用户“张三”被分配到角色“系统管理员”
2 2 02 用户“李四”被分配到角色“监控人员”
3 2 03 用户“李四”被分配到角色“调度人员”
……
从该关系表可以看出,用户所拥有的特定资源可以通过用户角色来关联。
1.5 权限与角色的关系
一个角色(Role)可以拥有多个权限(Permission),同样一个权限可分配给多个角色。例如:
l 角色(Role):
RoleID RoleName RoleNote
01 系统管理员 监控系统维护管理员
02 监控人员 在线监控人员
03 调度人员 调度工作人员
04 一般工作人员 工作人员
……
l 权限(Permission):
PermissionID PermissionName PermissionNote
0001 增加监控 允许增加监控对象
0002 修改监控 允许修改监控对象
0003 删除监控 允许删除监控对象
0004 察看监控信息 允许察看监控对象
……
l 角色权限(Role_Permission):
RolePermissionID RoleID PermissionID RolePermissionNote
1 01 0001 角色“系统管理员”具有权限“增加监控”
2 01 0002 角色“系统管理员”具有权限“修改监控”
3 01 0003 角色“系统管理员”具有权限“删除监控”
4 01 0004 角色“系统管理员”具有权限“察看监控”
5 02 0001 角色“监控人员”具有权限“增加监控”
6 02 0004 角色“监控人员”具有权限“察看监控”
……
由以上例子中的角色权限关系可以看出,角色权限可以建立角色和权限之间的对应关系。
1.6 建立用户权限
用户权限系统的核心由以下三部分构成:创造权限、分配权限和使用权限。
第一步由Creator创造权限(Permission),Creator在设计和实现系统时会划分。利用存储过程CreatePermissionInfo(@PermissionName,@PermissionNote)创建权限信息,指定系统模块具有哪些权限。
第二步由系统管理员(Administrator)创建用户和角色,并且指定用户角色(User-Role)和角色权限(Role-Permission)的关联关系。
1) Administrator具有创建用户、修改用户和删除用户的功能:
l 存储过程CreateUserInfo(@UserName,@UserPwd)创建用户信息;
l 存储过程ModifyUserInfo(@UserName,@UserPwd)修改用户信息;
l 存储过程DeleteUserInfo(@UserID)删除用户信息;
2) Administrator具有创建角色和删除角色的功能:
l 存储过程CreateRoleInfo(@RoleName,@RoleNote)创建角色信息;
l 存储过程DeleteRoleInfo(@RoleID)删除角色信息;
3)Administrator具有建立用户和角色、角色和权限的关联关系功能:
l 存储过程GrantUserRole(@UserID,@RoleID,@UserRoleNote)建立用户和角色的关联关系;
l 存储过程DeleteUserRole(@UserRoleID)删除用户和角色的关联关系;
l 存储过程GrantRolePermission(@RoleID,@PermissionID,@RolePermissionNote)建立角色和权限的关联关系;
l 存储过程DeleteRolePermission(@RolePermissionID)删除角色和权限的关联关系;
第三步用户(User)使用Administrator分配给的权限去使用各个系统模块。利用存储过程GetUserRole(@UserID, @UserRoleID output),GetRolePermission(@RoleID,@Role-
-PermissinID output)获得用户对模块的使用权限。
1.7 用户认证实现
当用户通过验证后,由系统自动生成一个128位的TicketID保存到用户数据库表中,建立存储过程Login(@UserID,@UserPwd,@TicketID output)进行用户认证,认证通过得到一个TicketID,否则TicketID为null。其流程图如下:
图1 Login流程图
得到TicketID后,客户端在调用服务端方法时传递TicketID,通过存储过程JudgeTicketPermission(@TicketID,@PermissionID)判断TicketID对应的用户所具有的权限,并根据其权限进行方法调用。
当用户退出系统时,建立存储过程Logout(@UserID)来退出系统。当用户异常退出系统时,根据最后的登陆时间(LastSignTime)确定用户的TickeID,建立存储过程ExceptionLogout(@UserID,@LastSignTime)处理用户的异常退出。
图2 Logout流程图
WebService可以采用SoapHeader中写入TicketID来使得TicketID从客户端传递给服务端。.Net Remoting可以采用CallContext类来实现TicketID从客户端传递给服务端。
2 数据库设计
2.1 数据库表
图3 数据库关系图
2.2 数据库表说明
2.2.1 用户表(Static_User)
Static_User
Static_User字段名 |
详细解释 |
类型 |
备注 |
UserID |
路线编号 |
varchar(20) |
PK |
UserName |
用户名称 |
varchar(20) |
|
UserPwd |
用户密码 |
varchar(20) |
|
LastSignTime |
最后登陆时间 |
datatime |
|
SignState |
用户登陆状态标记 |
int |
|
TickeID |
验证票记录编号 |
varchar(128) |
|
|
|
|
|
2.2.2 角色表(Static_Role)
Static_Role
Static_User字段名 |
详细解释 |
类型 |
备注 |
RoleID |
角色编号 |
varchar(20) |
PK |
RoleName |
角色名称 |
varchar(20) |
|
RoleNote |
角色信息描述 |
varchar(20) |
|
|
|
|
|
2.2.3 用户-角色表(Static_User_Role)
Static_User_Role
Static_User字段名 |
详细解释 |
类型 |
备注 |
UserRoleID |
用户角色编号 |
varchar(20) |
PK |
UserID |
用户编号 |
varchar(20) |
FK |
RoleID |
角色编号 |
varchar(20) |
FK |
UserRoleNote |
用户角色信息描述 |
varchar(20) |
|
|
|
|
|
2.2.4 权限表(Static_Permission)
Static_Permission
Static_User字段名 |
详细解释 |
类型 |
备注 |
PermissionID |
编号 |
varchar(20) |
PK |
PermissionName |
权限名称 |
varchar(20) |
|
PermissionNote |
全息信息描述 |
varchar(20) |
|
|
|
|
|
2.2.5 角色-权限表(Static_Role_Permission)
Static_Role_Permission
Static_User字段名 |
详细解释 |
类型 |
备注 |
RolePermissionID |
角色权限编号 |
varchar(20) |
PK |
RoleID |
角色编号 |
varchar(20) |
FK |
PermissionID |
权限编号 |
varchar(20) |
FK |
RolePermissionNote |
角色权限信息描述 |
varchar(20) |
|
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3 .net技术概要
3.1 WebService SoapHeader
对 SQL 数据库执行自定义身份验证和授权。在这种情况中,应向服务传递自定义凭据(如用户名和密码),并让服务自己处理身份验证和授权。 将额外的信息连同请求一起传递给 XML Web 服务的简便方法是通过 SOAP 标头。为此,需要在服务中定义一个从 SOAPHeader 派生的类,然后将服务的公共字段声明为该类型。这在服务的公共合同中公开,并且当从 WebServiceUtil.exe 创建代理时可由客户端使用,如下例所示:
using System.Web.Services;
using System.Web.Services.Protocols;
// AuthHeader class extends from SoapHeader
public class AuthHeader : SoapHeader {
public string Username;
public string Password;
}
public class HeaderService : WebService {
public AuthHeader sHeader;
...
}
服务中的每个 WebMethod 都可以使用 SoapHeader 自定义属性定义一组关联的标头。默认情况下,标头是必需的,但也可以定义可选标头。SoapHeader 属性指定公共字段的名称或者 Client 或 Server 类的属性(本标题中称为 Headers 属性)。在为输入标头调用方法前,WebService 设置 Headers 属性的值;而当方法为输出标头返回时,WebService 检索该值。
[WebMethod(Description="This method requires a custom soap header set by the caller")]
[SoapHeader("sHeader")]
public string SecureMethod() {
if (sHeader == null)
return "ERROR: Please supply credentials";
else
return "USER: " + sHeader.Username;
}
然后,客户端在调用要求标头的方法之前,直接在代理类上设置标头,如下面的示例所示:
HeaderService h = new HeaderService();
AuthHeader myHeader = new AuthHeader();
myHeader.Username = "username";
myHeader.Password = "password";
h.AuthHeader = myHeader;
String result = h.SecureMethod();
3.2 .Net Remoting的安全认证方式
CallContext提供与执行代码路径一起传送的属性集,CallContext是类似于方法调用的线程本地存储的专用集合对象,并提供对每个逻辑执行线程都唯一的数据槽。数据槽不在其他逻辑线程上的调用上下文之间共享。当 CallContext 沿执行代码路径往返传播并且由该路径中的各个对象检查时,可将对象添加到其中。当对另一个 AppDomain 中的对象进行远程方法调用时,CallContext 类将生成一个与该远程调用一起传播的 LogicalCallContext 实例。只有公开 ILogicalThreadAffinative 接口并存储在 CallContext 中的对象被在 LogicalCallContext 中传播到 AppDomain 外部。不支持此接口的对象不在 LogicalCallContext 实例中与远程方法调用一起传输。
CallContext.SetData方法存储给定对象并将其与指定名称关联,CallContext.GetData方法从 CallContext 中检索具有指定名称的对象。
下面的代码示例说明如何使用 SetData 方法将主体和标识对象传输到远程位置以进行标识。
public class ClientClass {
public static void
GenericIdentity ident = new GenericIdentity("Bob");
GenericPrincipal prpal = new GenericPrincipal(ident,
Newstring[] {"Level1"});
LogicalCallContextData data =
new LogicalCallContextData(prpal);
//Enter data into the CallContext
CallContext.SetData("test data", data);
Console.WriteLine(data.numOfAccesses);
ChannelServices.RegisterChannel(new TcpChannel());
RemotingConfiguration.RegisterActivatedClientType(
typeof(HelloServiceClass), "tcp://localhost:8082");
HelloServiceClass service = new HelloServiceClass();
if(service == null) {
Console.WriteLine("Could not locate server.");
return;
}
// call remote method
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Calling remote object");
Console.WriteLine(service.HelloMethod("Caveman"));
Console.WriteLine(service.HelloMethod("Spaceman"));
Console.WriteLine(service.HelloMethod("Bob"));
Console.WriteLine("Finished remote object call");
Console.WriteLine();
//Extract the returned data from the call context
LogicalCallContextData returnedData =
(LogicalCallContextData)CallContext.GetData("test data");
Console.WriteLine(data.numOfAccesses);
Console.WriteLine(returnedData.numOfAccesses);
}
}
下面的代码示例说明如何使用 GetData 方法将主体和标识对象传输到远程位置以进行标识。
using System;
using System.Text;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Security.Principal;
public class HelloServiceClass : MarshalByRefObject {
static int n_instances;
int instanceNum;
public HelloServiceClass() {
n_instances++;
instanceNum = n_instances;
Console.WriteLine(this.GetType().Name + " has been created.
Instance # = {0}", instanceNum);
}
~HelloServiceClass() {
Console.WriteLine("Destroyed instance {0} of
HelloServiceClass.", instanceNum);
}
public String HelloMethod(String name) {
//Extract the call context data
LogicalCallContextData data =
(LogicalCallContextData)CallContext.GetData("test data");
IPrincipal myPrincipal = data.Principal;
//Check the user identity
if(myPrincipal.Identity.Name == "Bob") {
Console.WriteLine("\nHello {0}, you are identified!",
myPrincipal.Identity.Name);
Console.WriteLine(data.numOfAccesses);
}
else {
Console.WriteLine("Go away! You are not identified!");
return String.Empty;
}
// calculate and return result to client
return "Hi there " + name + ".";
}
}
4 详细代码设计
4.1 WebService代码设计
WebService端代码主要进行对数据库的操作,建立起Client操作数据库所需要的方法,供Client的端调用。
1)class UserInfoMng() 用户信息管理类,其中包括方法:
l CreateUserInfo(string UserName string UserPwd) 建立用户信息,调用存储过程CreateUserInfo(@UserName,@UserPwd)
l ModifyUserInfo(string UserName string UserPwd) 修改用户信息,调用存储过程ModifyUserInfo(@UserName,@UserPwd)
l DeleteUserInfo() 删除用户信息,调用存储过程DeleteUserInfo
(@UserID)
2)class UserAuthentication() 用户认证类,用来实现用户角色、权限的设置,包括方法:
l CreatePermissionInfo(string PermissionName string Permissi-
-onNote) 建立权限信息,调用存储过程CreatePermissionInfo
(@PermissionName,@PermissionNote)
l CreateRoleInfo(string RoleName string RoleNote) 建立角色信息,调用存储过程CreateRoleInfo(@RoleName,@RoleNote)
l DeleteRoleInfo() 删除角色信息,调用存储过程DeleteRoleInfo
(@RoleID)
l GrantUserRole(string UserID string RoleID string UserRoleNote) 授予用户角色,调用存储过程GrantUserRole(@UserID,@RoleID,
@UserRoleNote)
l DeleteUserRole() 删除用户角色,调用存储过程DeleteUserRole
(@UserRoleID)
l GrantRolePermission(string RoleID string PermissionID string RolePermissionNote) 授予角色权限,调用存储过程GrantRolePermission(@RoleID,@PermissionID,@RolePermissionNote)
l DeleteRolePermission() 删除授予的角色权限,调用存储过程
DeleteRolePermission(@RolePermissionID)
4.2 用户认证代码设计(Client端)
Client端调用WebService方法来进行数据库访问,Client端代码设计主要实现界面的功能,包括:权限设置、用户管理、用户授权管理和用户认证管理
1)权限设置
class PermissionInfoMng() 用户权限信息管理类,包括方法:
l CreatePermissionInfo() 建立权限信息
2)用户管理
class UserInfoMng() 用户信息管理类,包括方法:
l CreateUserInfo() 建立用户信息
l ModifyUserInfo() 修改用户信息
l DeleteUserInfo() 删除用户信息
3)用户授权管理
class RoleInfoMng() 角色信息管理类,包括方法:
l CreateRoleInfo() 建立角色信息
l DeleteRoleInfo() 删除角色信息
class UserRoleMng() 用户角色管理类,包括方法:
l GrantUserRole() 授予用户角色
l DeleteUserRole() 删除用户角色
class RolePermissionMng() 角色权限管理类,包括方法
l GrantRolePermission() 授予角色权限
l DeleteRolePermission() 删除角色权限
4)用户认证管理
class Authentication() 用户认证类,包括方法:
l Login(string UserName string UserPwd) 用户登陆认证,用户认证通过分配给用户一个TicketID,否则TicketID则为null
l Logout() 用户正常退出
l ExceptionLogout() 用户异常退出