安全认证框架-Apache Shiro研究心得

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最近因为项目需要，研究了一下Apache Shiro安全认证框架，把心得记录下来。
（by 西风吹雨 原创）
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6638b10d0100pd88.html
     Apache Shrio是一个安全认证框架，和Spring Security相比，在于他使用了和比较简洁易懂的认证和授权方式。其提供的native-session（即把用户认证后的授权信息保存在其自身提供Session中）机制，这样就可以和HttpSession、EJB Session Bean的基于容器的Session脱耦，到到和客户端应用、Flex应用、远程方法调用等都可以使用它来配置权限认证。 
 1、sessionMode
    在普通的WEB项目中，我们可以选择使用native session或者是HttpSession，通过设置securityManager的sessionMode参数为http或native即可。
 2、realm
    我们可以基于jdbc，ldap，text，activeDirectory，jndi等多种方式来获取用户基本信息，角色信息，权限信息等。只需要在securityManager中指定使用相应的realm实现即可，其在这各方面都提供了对应的缺省实现，比如我们常用的基于数据库表的形式来配置用户权限信息，就可以使用其缺省实现的jdbcRealm（org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm）。当然，如果认证信息来自于多方面，多个不同的来源（比如来自两个库中，或者一个数据库，一个是ldap，再配上一个缺省的基于文本的测试用等等），我们可以为securityManager指定realms参数，即把这一组安全配置都配置上。各个具体的realm实现提供了方法来获取用户基本信息、角色、权限等。
    realm的授权信息可以存放在Cache中，Cache的名称可以通过设置其authorizationCacheName参数指定。
3、缓存   
   目前Shrio缺省提供了基于ehCache来缓存用户认证信息和授权信息的实现。只需要配置
org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager 这个 cacheManager并设置给SecurityManager即可。如果项目中已经存在使用的ehCacheManager配置（org.springframework.cache.ehcache.EhCacheManagerFactoryBean），DefaultWebSecurityManager则可以指定使用现有的ehCacheManager，如果不指定，它将自行使用缺省配置创建一个。同时，也可以设置cacheManagerConfigFile参数来指定ehCache的配置文件。
 
下例中的shiro.authorizationCache是用来存放授权信息的Cache，我们在配置realm（如myRealm或jdbcReaml）时，把authorizationCacheName属性设置shiro.authorizationCache来对应。
 
ehcache.xml
<ehcache>
    <diskStore path="java.io.tmpdir/tuan-oauth"/>
 

    <defaultCache
            maxElementsInMemory="10000"
            eternal="false"
            timeToIdleSeconds="120"
            timeToLiveSeconds="120"
            overflowToDisk="false"
            diskPersistent="false"
            diskExpiryThreadIntervalSeconds="120"
            />
    <!-- We want eternal="true" (with no timeToIdle or timeToLive settings) because Shiro manages session
expirations explicitly.  If we set it to false and then set corresponding timeToIdle and timeToLive properties,
ehcache would evict sessions without Shiro's knowledge, which would cause many problems
(e.g. "My Shiro session timeout is 30 minutes - why isn't a session available after 2 minutes?"
Answer - ehcache expired it due to the timeToIdle property set to 120 seconds.)
diskPersistent=true since we want an enterprise session management feature - ability to use sessions after
even after a JVM restart.  -->
    <cache name="shiro-activeSessionCache"
           maxElementsInMemory="10000"
           eternal="true"
           overflowToDisk="true"
           diskPersistent="true"
           diskExpiryThreadIntervalSeconds="600"/>
    <cache name="shiro.authorizationCache"
           maxElementsInMemory="100"
           eternal="false"
           timeToLiveSeconds="600"
           overflowToDisk="false"/>
</ehcache>
 
当我们把securityManager的sessionMode参数设置为native时，那么shrio就将用户的基本认证信息保存到缺省名称为shiro-activeSessionCache 的Cache中
org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager 在sessionMode参数设置为native时，缺省使用的是DefaultWebSessionManager来管理Session，该管理类缺省使用的是使用MemorySessionDAO基于内存来保存和操作用户基本认证信息。如果系统内的用户数特别多，我们需要使用CacheSessionDao来基于Cache进行操作，因此，这里需要显示配置一个sessionManager（org.apache.shiro.web.session.mgt.DefaultWebSessionManager）,并配置该sessionManager的sessionDao为CacheSessionDao（org.apache.shiro.session.mgt.eis.CachingSessionDAO，需用其实现类org.apache.shiro.session.mgt.eis.EnterpriseCacheSessionDAO）。配置CacheSessionDao时，我们可以指定属性activeSessionsCacheName的名称来替换掉缺省名 shiro-activeSessionCache。
我们再把该sessionManager配置给DefaultWebSecurityManager就可以了。
 
    <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">
        <property name="cacheManager" ref="cacheManager"/>
        <property name="sessionMode" value="native"/>
        <!-- Single realm app.  If you have multiple realms, use the 'realms' property instead. -->
        <property name="realm" ref="myRealm"/>
        <property name="sessionManager" ref="sessionManager"/>
    </bean>
    <bean id="sessionManager" class="org.apache.shiro.web.session.mgt.DefaultWebSessionManager">
        <property name="sessionDAO" ref="sessionDAO"/>
    </bean>
    <bean id="sessionDAO" class="org.apache.shiro.session.mgt.eis.EnterpriseCacheSessionDAO">
        <property name="activeSessionsCacheName" value="shiro-activeSessionCache"/>
    </bean>
 
从以上我们可以看出
   a、我们可以指定sessionManager的sessionDao，在某些情况下，我们也可以通过实现自定义的sessionDao来把用户认证信息保存在memcache，mongodb，ldap，database中，达到和其他应用共享用户认证信息的目的，以此达到SSO的目的（当然，sessionId得一致，这个属于我们可以在应用商定怎么设定一致的sessionId的问题）。
   b、cacheManager我们也可以自己实现一个，可以根据应用情况来考虑，比如存放在memcache中之类。
 
 
4、配置
    Web项目中，普通的web项目可以采用ini文件来对shiro进行配置。基于spring的项目可以采用和Spring集成的方式配置。
 
基于Spring集成的Web项目的基本配置文件如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:util="http://www.springframework.org/schema/util"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/contexthttp://www.springframework.org/schema/context/spring-context-3.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/utilhttp://www.springframework.org/schema/util/spring-util-3.0.xsd">
    <!-- =========================================================
         Shiro Core Components - Not Spring Specific
         ========================================================= -->
    <!-- Shiro's main business-tier object for web-enabled applications
         (use DefaultSecurityManager instead when there is no web environment)-->
    <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">
        <property name="cacheManager" ref="cacheManager"/>
        <!-- Single realm app.  If you have multiple realms, use the 'realms' property instead. -->
        <property name="sessionMode" value="native"/>
        <property name="realm" ref="myRealm"/>
    </bean>
    <!-- Let's use some enterprise caching support for better performance.  You can replace this with any enterprise
         caching framework implementation that you like (Terracotta+Ehcache, Coherence, GigaSpaces, etc -->
    <bean id="cacheManager" class="org.apache.shiro.cache.ehcache.EhCacheManager">
        <!-- Set a net.sf.ehcache.CacheManager instance here if you already have one.  If not, a new one
             will be creaed with a default config:                -->
        <property name="cacheManager" ref="ehCacheManager"/>
        <!-- If you don't have a pre-built net.sf.ehcache.CacheManager instance to inject, but you want
             a specific Ehcache configuration to be used, specify that here.  If you don't, a default
             will be used.:
        <property name="cacheManagerConfigFile" value="classpath:some/path/to/ehcache.xml"/> -->
    </bean>
    <!-- Used by the SecurityManager to access security data (users, roles, etc).
         Many other realm implementations can be used too (PropertiesRealm,
         LdapRealm, etc. -->
    <bean id="jdbcRealm" class="org.apache.shiro.realm.jdbc.JdbcRealm">
        <property name="name" value="jdbcRealm"/>
        <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
        <property name="credentialsMatcher">
            <!-- The 'bootstrapDataPopulator' Sha256 hashes the password
                 (using the username as the salt) then base64 encodes it: -->
            <bean class="org.apache.shiro.authc.credential.Sha256CredentialsMatcher">
                <!-- true means hex encoded, false means base64 encoded -->
                <property name="storedCredentialsHexEncoded" value="false"/>
                <!-- We salt the password using the username, the most common practice: -->
                <property name="hashSalted" value="true"/>
            </bean>
        </property>
        <property name="authorizationCacheName" value="shiro.authorizationCache"/>
    </bean>
    <bean id="myRealm" class="org.apache.shiro.realm.text.IniRealm" init-method="init">
        <property name="name" value="myRealm"/>
        <property name="authorizationCacheName" value="shiro.authorizationCache"/>
        <property name="resourcePath" value="classpath:config/myRealm.ini"/>
    </bean>
    <!-- =========================================================
         Shiro Spring-specific integration
         ========================================================= -->
    <!-- Post processor that automatically invokes init() and destroy() methods
         for Spring-configured Shiro objects so you don't have to
         1) specify an init-method and destroy-method attributes for every bean
            definition and
         2) even know which Shiro objects require these methods to be
            called. -->
    <bean id="lifecycleBeanPostProcessor" class="org.apache.shiro.spring.LifecycleBeanPostProcessor"/>
    <!-- Enable Shiro Annotations for Spring-configured beans.  Only run after
         the lifecycleBeanProcessor has run: -->
    <bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"
          depends-on="lifecycleBeanPostProcessor"/>
    <bean class="org.apache.shiro.spring.security.interceptor.AuthorizationAttributeSourceAdvisor">
        <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
    </bean>

    <!-- Secure Spring remoting:  Ensure any Spring Remoting method invocations can be associated
         with a Subject for security checks. -->
    <bean id="secureRemoteInvocationExecutor" class="org.apache.shiro.spring.remoting.SecureRemoteInvocationExecutor">
        <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
    </bean>
    <!-- Define the Shiro Filter here (as a FactoryBean) instead of directly in web.xml -
         web.xml uses the DelegatingFilterProxy to access this bean.  This allows us
         to wire things with more control as well utilize nice Spring things such as
         PropertiesPlaceholderConfigurer and abstract beans or anything else we might need: -->
    <bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">
        <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
        <property name="loginUrl" value="/login"/>
        <property name="successUrl" value="/index"/>
        <property name="unauthorizedUrl" value="/unauthorized"/>
        <!-- The 'filters' property is not necessary since any declared javax.servlet.Filter bean
             defined will be automatically acquired and available via its beanName in chain
             definitions, but you can perform overrides or parent/child consolidated configuration
             here if you like: -->
        <!-- <property name="filters">
            <util:map>
                <entry key="aName" value-ref="someFilterPojo"/>
            </util:map>
        </property> -->
        <property name="filterChainDefinitions">
            <value>
                /login = authc
                /account = user
                /manage = user,roles[admin]
            </value>
        </property>
    </bean>
</beans>
5、基于url资源的权限管理
    我们可以简单配置在shiroFilter的filterChainDefinitions中，也可以考虑通过一个文本文件，我们读入内容后设置进去。或者通过Ini类来装入Ini文件内容，到时取出urls的部分来设置给shiroFilter的filterChainDefinitions。也可以把这部分数据存入数据库表中，到时读出一个Map来设置给shiroFilter的filterChainDefinitionsMap属性。
 
6、url的配置
   authc是认证用户（rememberMe的用户也必须再次登录才能访问该url），配置成user才能让rememberMe用户也可以访问。
 
7、rememberMe Cookie的处理
   Shiro有一套缺省机制，由CookieRememberMeManager实现。
其有一个SimpleCookie类，保存对应的用户信息等。每次保存时，系统把SimpleCookie的信息设置好之后，先用DefaultSerializer把其用jvm缺省序列化方式序列化成byte[],然后再用cipherService（缺省是aes加密算法）来加密该byte[],最后用Base64.encodeToString(serialized)压缩成一个字符串，再写入名称为rememberMe的Cookie中。
 
读取时，通过把该rememberMe Cookie的内容用byte[] decoded = Base64.decode(base64)解压出该byte[]，再用cipherService解密，最后用DefaultSerializer反序列化出来该SimpleCookie类。
 
如果我们有自定义的rememberMe Cookie需要处理，特别是在和其他网站一起SSO，通过访问主域的Cookie来获取记录的用户信息时，我们需要重新实现rememberMeManager（可以考虑继承AbstractRememberMeManager），和根据实际用的序列化方式Serializer来实现一个（比如考虑通用性，用json方式序列化）。在Spring配置中，配置好RememberMeManager，装配上sericerlizer和cipherService（根据实际情况选用适当的加密算法），最后把rememberMeManager设置给DefaultWebSecurityManager即可。如果非常简单的cookie，可以直接实现RememberMeManager的几个接口方法也行。
 
说到这里， Apache Shiro的一些基本配置和扩展情况应该差不多了。关于它的授权和使用等模型，其官网有基本的说明，也有相关的例子。这里主要是针对其实际应用中的一些使用和扩展方式。