安全(权限)框架Shiro概述及原理

1.1 Shiro是什么

Apache Shiro是一个功能强大且易于使用的Java安全(权限)框架。Shiro可以完成:认证、授权、加密、会话管理、与Web集成、缓存 等。借助Shiro您可以快速轻松地保护任何应用程序——从最小的移动应用程序到最大的Web和企业应用程序。

官网:https://shiro.apache.org/

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1.2 为什么要用Shiro

自 2003 年以来,框架格局发生了相当大的变化,因此今天仍然有很多系统在使用Shiro。这与Shiro的特性密不可分。

  • 易于使用:使用Shiro构建系统安全框架非常简单。就算第一次接触也可以快速掌握。

  • 全面:Shiro包含系统安全框架需要的功能,满足安全需求的“一站式服务”。

  • 灵活:Shiro可以在任何应用程序环境中工作。虽然它可以在WebEJBIoC环境中工作,但不需要依赖它们。Shiro也没有强制要求任何规范,甚至没有很多依赖项。

  • 强力支持WebShiro具有出色的Web应用程序支持,可以基于应用程序URLWeb协议(例如REST)创建灵活的安全策略,同时还提供一组JSP库来控制页面输出。

  • 兼容性强:Shiro的设计模式使其易于与其他框架和应用程序集成。ShiroSpringGrailsWicketTapestryMuleApache CamelVaadin等框架无缝集成。

  • 社区支持:ShiroApache软件基金会的一个开源项目,有完备的社区支持,文档支持。如果需要,像 Katasoft这样的商业公司也会提供专业的支持和服务。

1.3 ShiroSpring Security的对比

  1. Spring Security基于Spring开发,项目若使用Spring作为基础,配合Spring Security做权限更加方便,而Shiro需要和Spring进行整合开发;
  2. Spring Security功能比Shiro更加丰富些,例如安全维护方面;
  3. Spring Security社区资源相对比Shiro更加丰富;
  4. Shiro的配置和使用比较简单,Spring Security上手复杂些;
  5. Shiro依赖性低,不需要任何框架和容器,可以独立运行,Spring Security依赖Spring容器;
  6. shiro不仅仅可以使用在web中,它可以工作在任何应用环境中。在集群会话时Shiro最重要的一个好处或许就是它的会话是独立于容器的。

1.4 基本功能

1.4.1 基本功能点

如下图所示:

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1.4.2 功能简介

(1)Authentication:身份认证/登录,验证用户是不是拥有相应的身份;

(2)Authorization:授权,即权限验证,验证某个已认证的用户是否拥有某个权限;即判断用 户是否能进行什么操作,如:验证某个用户是否拥有某个角色。或者细粒度的验证某个用户 对某个资源是否具有某个权限;

(3)Session Manager:会话管理,即用户登录后就是一次会话,在没有退出之前,它的所有 信息都在会话中;会话可以是普通JavaSE环境,也可以是Web环境的;

(4)Cryptography:加密,保护数据的安全性,如密码加密存储到数据库,而不是明文存储;

(5)Web SupportWeb支持,可以非常容易的集成到Web环境;

(6)Caching:缓存,比如用户登录后,其用户信息、拥有的角色/权限不必每次去查,这样可以提高效率;

(7)ConcurrencyShiro支持多线程应用的并发验证,即如在一个线程中开启另一个线程,能把权限自动传播过去;

(8)Testing:提供测试支持;

(9)Run As:允许一个用户假装为另一个用户(如果他们允许)的身份进行访问;

(10)Remember Me:记住我,这个是非常常见的功能,即一次登录后,下次再来的话不用登录了。

1.5 原理

1.5.1 Shiro架构(Shiro外部来看)

从外部来看Shiro,即从应用程序角度的来观察如何使用Shiro完成工作

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Shiro架构

(1)Subject:应用代码直接交互的对象是Subject,也就是说Shiro的对外API核心就是SubjectSubject代表了当前“用户”, 这个用户不一定 是一个具体的人,与当前应用交互的任何东西都是Subject,如网络爬虫, 机器人等;与Subject的所有交互都会委托给SecurityManagerSubject其实是一个门面,SecurityManager才是实际的执行者;

(2)SecurityManager:安全管理器;即所有与安全有关的操作都会与SecurityManager交互;且其管理着所有Subject;可以看出它是Shiro的核心,它负责与Shiro的其他组件进行交互,它相当于SpringMVCDispatcherServlet的角色

(3)RealmShiro Realm获取安全数据(如用户、角色、权限),就是说SecurityManager要验证用户身份,那么它需要从Realm获取相应的用户 进行比较以确定用户身份是否合法;也需要从Realm得到用户相应的角色/ 权限进行验证用户是否能进行操作;可以把Realm看成DataSource

1.5.2 Shiro架构(Shiro内部来看)

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Shiro架构

(1)Subject:任何可以与应用交互的“用户”;

(2)SecurityManager :相当于SpringMVC中的DispatcherServlet;是Shiro的心脏; 所有具体的交互都通过SecurityManager进行控制;它管理着所有Subject、且负责进 行认证、授权、会话及缓存的管理。

(3)Authenticator:负责Subject认证,是一个扩展点,可以自定义实现;可以使用认证策略(Authentication Strategy),即什么情况下算用户认证通过了;

(4)Authorizer:授权器、即访问控制器,用来决定主体是否有权限进行相应的操作;即控 制着用户能访问应用中的哪些功能;

(5)Realm:可以有 1 个或多个Realm,可以认为是安全实体数据源,即用于获取安全实体的;可以是JDBC实现,也可以是内存实现等等;由用户提供;所以一般在应用中都需要实现自己的Realm

(6)SessionManager:管理Session生命周期的组件;而Shiro并不仅仅可以用在Web环境,也可以用在如普通的JavaSE环境;

(7)CacheManager:缓存控制器,来管理如用户、角色、权限等的缓存的;因为这些数据基本上很少改变,放到缓存中后可以提高访问的性能;

仅仅可以用在Web环境,也可以用在如普通的JavaSE环境;

(7)CacheManager:缓存控制器,来管理如用户、角色、权限等的缓存的;因为这些数据基本上很少改变,放到缓存中后可以提高访问的性能;

(8)Cryptography:密码模块,Shiro提高了一些常见的加密组件用于如密码加密/解密。

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