SpringBoot 如何使用 ACL 进行访问控制

SpringBoot 如何使用 ACL 进行访问控制

在现代 Web 开发中，访问控制是一个非常重要的问题。访问控制可以帮助我们保护敏感信息、防止恶意攻击、维护系统安全等。Spring Security 是一个非常流行的安全框架，它提供了一系列的认证和授权功能，可以帮助我们实现灵活的访问控制。在本文中，我们将介绍如何使用 SpringBoot 和 Spring Security 中的 ACL（Access Control List）来实现访问控制。

什么是 ACL？

ACL（Access Control List）是一种常见的访问控制机制。ACL 可以控制用户对资源的访问权限。它是一种灵活、可扩展的访问控制机制，可以适应不同的应用场景。

ACL 通常由两个部分组成：访问主体和资源。访问主体可以是用户、角色、组织等，资源可以是文件、数据库表、API 接口等。ACL 可以定义哪些访问主体有权访问哪些资源，并可以设置不同的访问权限，例如读取、修改、删除等。

Spring Security 中的 ACL

Spring Security 是一个基于 Spring 的安全框架，它提供了一系列的认证和授权功能。Spring Security 中的 ACL 可以帮助我们实现灵活的访问控制，它提供了一些基本的 ACL 功能，例如：

• 定义 ACL 权限
• 创建和删除 ACL 权限
• 将 ACL 权限与用户或角色关联
• 检查用户或角色是否拥有某个 ACL 权限

在 Spring Security 中，ACL 是通过 AclService 和 AclRepository 接口来管理的。AclService 提供了一些基本的 ACL 操作，例如创建 ACL 权限、删除 ACL 权限等。AclRepository 提供了一些查询方法，可以查询 ACL 权限的相关信息。

使用 SpringBoot 和 Spring Security 实现 ACL 访问控制

接下来，我们将介绍如何使用 SpringBoot 和 Spring Security 实现 ACL 访问控制。

准备工作

首先，我们需要准备以下环境：

• JDK 1.8 或以上版本
• Maven 3.3 或以上版本
• SpringBoot 2.5.2 或以上版本
• MySQL 数据库

创建 SpringBoot 项目

我们可以使用 Spring Initializr 来快速创建一个 SpringBoot 项目。在创建项目时，我们需要添加以下依赖：

    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-security



    org.springframework.security
    spring-security-acl
    5.5.1



    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-data-jpa

这些依赖包含了 Spring Security 和 ACL 相关的组件和依赖。

配置数据库

我们需要配置数据库，以便 SpringBoot 和 Spring Security 可以使用 ACL 来管理访问控制。我们可以在 application.properties 文件中添加以下配置：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/acl_demo?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123456
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

spring.jpa.hibernate.ddl-auto=create
spring.jpa.show-sql=true
spring.jpa.properties.hibernate.format_sql=true

这些配置可以让 SpringBoot 自动创建数据库表，并将 ACL 相关的数据存储到数据库中。

创建 ACL 权限

接下来，我们需要创建 ACL 权限。ACL 权限包含以下信息：

• ObjectIdentity：对象标识符，用于标识资源
• Sid：安全标识符，用于标识访问主体
• Permission：权限，用于标识访问权限

我们可以创建一个名为 AclPermission 的实体类，用于表示 ACL 权限：

@Entity
@Table(name = "acl_permission")
public class AclPermission implements Serializable {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    @ManyToOne
    @JoinColumn(name = "object_id_identity")
    private ObjectIdentity objectIdentity;

    @ManyToOne
    @JoinColumn(name = "sid")
    private Sid sid;

    @Column(name = "permission")
    private int permission;

    // getters and setters
}

在这个实体类中，我们定义了以下属性：

• id：ACL 权限的唯一标识符
• objectIdentity：对象标识符，用于标识资源
• sid：安全标识符，用于标识访问主体
• permission：权限，用于标识访问权限

创建 ACL 相关的服务

接下来，我们需要创建 ACL 相关的服务。我们可以创建一个名为 AclServiceImpl 的服务来实现 ACL 相关的操作：

@Service
public class AclServiceImpl implements AclService {

    private final AclRepository aclRepository;

    public AclServiceImpl(AclRepository aclRepository) {
        this.aclRepository = aclRepository;
    }

    @Override
    public List<ObjectIdentity> findChildren(ObjectIdentity parentIdentity) {
        return aclRepository.findChildren(parentIdentity);
    }

    @Override
    public Acl readAclById(ObjectIdentity objectIdentity) throws NotFoundException {
        return aclRepository.findById(objectIdentity.getIdentifier())
                .orElseThrow(() -> new NotFoundException("ACL not found"));
    }

    @Override
    public Acl readAclByIdentifier(ObjectIdentity objectIdentity) throws NotFoundException {
        return aclRepository.findById(objectIdentity.getIdentifier())
                .orElseThrow(() -> new NotFoundException("ACL not found"));
    }

    @Override
    public Acl createAcl(ObjectIdentity objectIdentity) throws AlreadyExistsException {
        if (aclRepository.existsById(objectIdentity.getIdentifier())) {
            throw new AlreadyExistsException("ACL already exists");
        }
        Acl acl = new AclImpl(objectIdentity, objectIdentity.getIdentifier(), null,
                true, new PrincipalSid("admin"), new Date());
        return aclRepository.save(acl);
    }

    @Override
    public void deleteAcl(ObjectIdentity objectIdentity, boolean deleteChildren) throws NotFoundException {
        Optional<Acl> aclOptional = aclRepository.findById(objectIdentity.getIdentifier());
        if (aclOptional.isPresent()) {
            Acl acl = aclOptional.get();
            aclRepository.delete(acl);
        } else {
            throw new NotFoundException("ACL not found");
        }
    }

    @Override
    public MutableAcl updateAcl(MutableAcl acl) throws NotFoundException {
        return aclRepository.save((AclImpl) acl);
    }

    @Override
    public void deleteAcl(ObjectIdentity objectIdentity, boolean deleteChildren, boolean deleteChildrenOnly) throws NotFoundException {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

在这个服务中，我们实现了 AclService 接口中的方法，包括：

• findChildren：查询子资源
• readAclById：根据对象标识符查询 ACL
• readAclByIdentifier：根据对象标识符查询 ACL
• createAcl：创建 ACL
• deleteAcl：删除 ACL
• updateAcl：更新 ACL

配置 Spring Security

接下来，我们需要配置 Spring Security。我们可以创建一个名为 WebSecurityConfig 的类来配置 Spring Security：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class WebSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private DataSource dataSource;

    @Autowired
    private AclService aclService;

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").access("hasRole('ADMIN')")
                .antMatchers("/user/**").access("hasRole('USER')")
                .antMatchers("/public/**").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and().formLogin()
                .and().httpBasic()
                .and().csrf().disable();
    }

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.jdbcAuthentication().dataSource(dataSource);
    }

    @Bean
    public JdbcMutableAclService jdbcMutableAclService() {
        return new JdbcMutableAclService(dataSource, new DefaultPermissionGrantingStrategy(), new ConsoleAuditLogger());
    }

    @Bean
    public MethodSecurityExpressionHandler methodSecurityExpressionHandler() {
        DefaultMethodSecurityExpressionHandler expressionHandler = new DefaultMethodSecurityExpressionHandler();
        expressionHandler.setPermissionEvaluator(new AclPermissionEvaluator(jdbcMutableAclService()));
        return expressionHandler;
    }

    @Bean
    public DefaultWebSecurityExpressionHandler webSecurityExpressionHandler() {
        DefaultWebSecurityExpressionHandler expressionHandler = new DefaultWebSecurityExpressionHandler();
        expressionHandler.setPermissionEvaluator(new AclPermissionEvaluator(jdbcMutableAclService()));
        return expressionHandler;
    }

    @Bean
    public AclPermissionEvaluator aclPermissionEvaluator() {
        return new AclPermissionEvaluator(jdbcMutableAclService());
    }

    @Bean
    public ObjectIdentityRetrievalStrategy objectIdentityRetrievalStrategy() {
        return new ObjectIdentityRetrievalStrategy();
    }

    @Bean
    public AclAuthorizationStrategy aclAuthorizationStrategy() {
        return new AclAuthorizationStrategyImpl(new SimpleGrantedAuthority("ROLE_ADMIN"));
    }

    @Bean
    public PermissionGrantingStrategy permissionGrantingStrategy() {
        return new DefaultPermissionGrantingStrategy(new ConsoleAuditLogger());
    }

    @Bean
    public DefaultMethodSecurityMetadataSource methodSecurityMetadataSource() {
        DefaultMethodSecurityMetadataSource metadataSource = new DefaultMethodSecurityMetadataSource();
        metadataSource.setExpressionHandler(methodSecurityExpressionHandler());
        return metadataSource;
    }

    @Bean
    public DefaultWebSecurityMetadataSource webSecurityMetadataSource() {
        DefaultWebSecurityMetadataSource metadataSource = new DefaultWebSecurityMetadataSource();
        metadataSource.setExpressionHandler(webSecurityExpressionHandler());
        return metadataSource;
    }

    @Bean
    public AclSecurityInterceptor aclSecurityInterceptor() throws Exception {
        AclSecurityInterceptor interceptor = new AclSecurityInterceptor(jdbcMutableAclService(), objectIdentityRetrievalStrategy(), aclAuthorizationStrategy(), permissionGrantingStrategy());
        interceptor.setMethodSecurityMetadataSource(methodSecurityMetadataSource());
        interceptor.setSecurityMetadataSource(webSecurityMetadataSource());
        interceptor.setAuthenticationManager(authenticationManagerBean());
        return interceptor;
    }

    @Override
    protected AuthenticationManager authenticationManager() throws Exception {
        return super.authenticationManager();
    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

在这个配置类中，我们完成了以下工作：

• 配置了访问控制规则，定义了哪些 URL 需要哪些角色才能访问
• 配置了认证方式，使用了 JDBC 认证
• 配置了 ACL 相关的组件，包括 MutableAclService、MethodSecurityExpressionHandler 等
• 配置了 AclSecurityInterceptor，用于处理 ACL 相关的访问控制

创建控制器和视图

最后，我们需要创建控制器和视图来测试 ACL 访问控制。我们可以创建一个名为 DemoController 的控制器：

@RestController
public class DemoController {

    @GetMapping("/public/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, public!";
    }

    @GetMapping("/user/hello")
    public String helloUser() {
        return "Hello, user!";
    }

    @GetMapping("/admin/hello")
    public String helloAdmin() {
        return "Hello, admin!";
    }
}

在这个控制器中，我们定义了三个接口，分别对应不同的访问权限。

接下来，我们可以创建相应的视图。我们可以在 resources/templates 目录下创建三个 HTML 文件，分别对应不同的接口：

• public.html：公共接口
• user.html：需要 USER 角色才能访问的接口
• admin.html：需要 ADMIN 角色才能访问的接口

测试 ACL 访问控制

现在，我们可以启动应用程序，并访问三个接口：

• /public/hello：可以直接访问，不需要权限
• /user/hello：需要 USER 角色才能访问
• /admin/hello：需要 ADMIN 角色才能访问

我们可以使用 curl 命令来测试访问控制：

$ curl http://localhost:8080/public/hello
Hello, public!

$ curl http://localhost:8080/user/hello
HTTP/1.1 403
Content-Length: 0

这段代码是一个使用 Spring Security 实现 ACL 访问控制的配置类。ACL（Access Control List）访问控制是一种基于资源的访问控制方式，可以控制用户对特定资源的访问权限。

具体来说，这个配置类完成了以下几个方面的工作：

1. 配置了 HTTP 安全性，包括定义了哪些 URL 需要哪些角色才能访问。
2. 配置了认证机制，使用 JDBC 认证。
3. 配置了 ACL 相关的组件，包括 MutableAclService、MethodSecurityExpressionHandler 等。
4. 配置了 AclSecurityInterceptor，用于实现 ACL 访问控制。

这个配置类的核心是 AclSecurityInterceptor，它是一个 Spring Security 的拦截器，用于在请求到达控制器之前检查用户是否有访问资源的权限。AclSecurityInterceptor 依赖于其他几个组件，包括 MutableAclService、MethodSecurityExpressionHandler 等，这些组件都是为了实现 ACL 访问控制而创建的。

总的来说，这个配置类的作用是实现 ACL 访问控制，确保用户只能访问他们有权限访问的资源。