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淺談Spring框架應(yīng)用的權(quán)限控制系統(tǒng)
摘 要 Spring框架是一個(gè)優(yōu)秀的多層J2EE系統(tǒng)框架,Spring本身沒有提供對(duì)系統(tǒng)的安全性支持。Acegi是基于Spring IOC 和 AOP機(jī)制實(shí)現(xiàn)的一個(gè)安全框架。本文探討了Acegi安全框架中各部件之間的交互,并通過擴(kuò)展Acegi數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)基于Spring框架的應(yīng)用的安全控制方法。

  關(guān)鍵詞 Spring ;Acegi ;認(rèn)證; 授權(quán)

  引言

  近年來,隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已深入到了人們的工作、學(xué)習(xí)和日常生活中,于是,怎樣構(gòu)建安全的web應(yīng)用也成為了當(dāng)前最熱門的話題。Spring是一個(gè)基于IoC(Inversion of Control)和AOP(Aspect Oriented Programming)的構(gòu)架多層J2EE應(yīng)用系統(tǒng)的框架。Spring框架正在以其優(yōu)良的特性吸引了越來越多的開發(fā)人員的關(guān)注,并在大量的系統(tǒng)開發(fā)中被使用。然而,現(xiàn)有的Spring框架本身并沒有提供對(duì)系統(tǒng)安全性的支持,本文通過介紹一種可用于Spring框架中的安全框架Acegi,并對(duì)在Spring框架中使用Acegi實(shí)現(xiàn)安全用戶認(rèn)證和資源授權(quán)控制進(jìn)行了較深入的研究和擴(kuò)展,同時(shí)給出了可行的解決方案。

  Spring框架和Acegi安全框架介紹

  1、spring 框架

  Spring框架是由Open Source開發(fā)的一個(gè)優(yōu)秀的多層J2EE系統(tǒng)框架,它為企業(yè)級(jí)應(yīng)用提供了一個(gè)非常輕量級(jí)的解決方案,大大地降低了應(yīng)用開發(fā)的難度與復(fù)雜度,提高了開發(fā)的速度。

  Spring框架的核心是IoC和AOP。IoC是一種設(shè)計(jì)模式,即IoC模式。IoC模式進(jìn)一步降低了類之間的耦合度,并且改變了傳統(tǒng)的對(duì)象的創(chuàng)建方法,實(shí)現(xiàn)了一種配置式的對(duì)象管理方式,Spring框架中由IoC容器負(fù)責(zé)配置性的對(duì)象的管理。IoC模式極大的提高了系統(tǒng)開發(fā)與維護(hù)的靈活性。

  AOP是一種編程模式,它是從系統(tǒng)的橫切面關(guān)注問題。傳統(tǒng)的面向?qū)ο缶幊蘋OP主要從系統(tǒng)的垂直切面對(duì)問題進(jìn)行關(guān)注,對(duì)于系統(tǒng)的橫切面關(guān)注很少,或者說很難關(guān)注,這樣當(dāng)考慮到系統(tǒng)的安全性、日志、事務(wù)以及其他企業(yè)級(jí)服務(wù)時(shí),OOP就無能為力了,只能在所有相關(guān)類中加入類似的系統(tǒng)服務(wù)級(jí)的代碼。AOP為解決系統(tǒng)級(jí)服務(wù)問題提供了一種很好的方法。AOP將系統(tǒng)服務(wù)分解成方面看待,并為類提供一種聲明式系統(tǒng)服務(wù)方式。Java類不需要知道日志服務(wù)的存在也不需要考慮相關(guān)的代碼。所以,用AOP編寫的應(yīng)用程序是松耦合的,代碼的復(fù)用性就提高了。

  2、Acegi 安全框架

  借助于Spring框架,開發(fā)者能夠快速構(gòu)建結(jié)構(gòu)良好的WEB應(yīng)用,但現(xiàn)有的Spring框架本身沒有提供安全相關(guān)的解決方案。同樣來自于Open Source 社區(qū)的Acegi安全框架為實(shí)現(xiàn)基于Spring框架的WEB應(yīng)用的安全控制提供了一個(gè)很好的解決方案。Acegi本身就是利用Spring提供的IoC和AOP機(jī)制實(shí)現(xiàn)的一個(gè)安全框架,它將安全性服務(wù)作為J2EE平臺(tái)中的系統(tǒng)級(jí)服務(wù),以AOP Aspect形式發(fā)布。所以借助于Acegi安全框架,開發(fā)者能夠在Spring使能應(yīng)用中采用聲明式方式實(shí)現(xiàn)安全控制。

  Acegi安全框架主要由安全管理對(duì)象、攔截器以及安全控制管理組件組成。安全管理對(duì)象是系統(tǒng)可以進(jìn)行安全控制的實(shí)體,Acegi框架主要支持方法和URL請(qǐng)求兩類安全管理對(duì)象;攔截器是Acegi中的重要部件,用來實(shí)現(xiàn)安全控制請(qǐng)求的攔截,針對(duì)不同的安全管理對(duì)象的安全控制請(qǐng)求使用不同的攔截器進(jìn)行攔截;安全控制管理部件是實(shí)際實(shí)現(xiàn)各種安全控制的組件,對(duì)被攔截器攔截的請(qǐng)求進(jìn)行安全管理與控制,主要組件包括實(shí)現(xiàn)用戶身份認(rèn)證的AuthenticationManager、實(shí)現(xiàn)用戶授權(quán)的AccessDecisionManager 以及實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換的RunAsManager。安全管理對(duì)象、攔截器以及安全控制管理組件三者關(guān)系如圖1所示。

  Acegi安全框架在基于Spring框架的系統(tǒng)中的應(yīng)用

  1、分析系統(tǒng)安全性需求

  首先,需要明確進(jìn)行安全控制的對(duì)象,可為業(yè)務(wù)方法和URL資源。

  其次,需要進(jìn)一步明確,系統(tǒng)身份認(rèn)證資料和資源授權(quán)信息的數(shù)據(jù)持久化形式。

  2、Acegi安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

  在Acegi框架中支持多種安全信息的持久化方式,可以在配置文件中配置或存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫。由于在實(shí)際應(yīng)用中,需求是經(jīng)常發(fā)生變化的。所以,在配置文件中配置是滿足不了實(shí)際應(yīng)用需求的。然而,Acegi本身對(duì)權(quán)限表的設(shè)計(jì)非常簡單,users表{username,password,enabled} 和authorities表{username,authority},這樣簡單的設(shè)計(jì)肯定無法適用復(fù)雜的權(quán)限需求。為了解決權(quán)限管理的復(fù)雜性,在這里引入了role(角色)的概念,使得用戶和權(quán)限分離,一個(gè)用戶擁有多個(gè)角色,一個(gè)角色擁有多個(gè)相應(yīng)的權(quán)限,這樣就更靈活地支持安全策略。

  同時(shí),為了更好地配合Acegi安全框架,還引入resource(資源)的概念,資源可分為URL和FUNCTION(方法)兩種,一個(gè)權(quán)限可以對(duì)應(yīng)多個(gè)資源。具體的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)見圖2。


圖1 安全管理對(duì)象,攔截器和安全管理組件交互圖

圖2 Acegi安全控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

3、認(rèn)證管理器,授權(quán)管理器的配置

  實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全控制,首先需要對(duì)系統(tǒng)的安全管理器和授權(quán)管理器進(jìn)行配置,系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)需要獲取安全信息,Acegi本身提供了對(duì)認(rèn)證信息的獲取機(jī)制,在實(shí)現(xiàn)認(rèn)證與授權(quán)過程中,系統(tǒng)將主動(dòng)根據(jù)配制信息和相應(yīng)的信息解釋安全信息的讀取。圖3給出了一個(gè)將用戶安全信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的認(rèn)證管理器的配置示意圖。

  對(duì)應(yīng)于圖示的XML配置文件的代碼如下:

/* 配置數(shù)據(jù)庫datasource 和Acegi 的 jdbcDao */
<bean id=”dataSource” > 。紁roperty name=”driverclassName”>
 。紇alue>${jdbc.driverclassName}</value>
。/property>
。紁roperty name=”url”>
  <value>${jdbc.url}</value>
。/property>


圖3 認(rèn)證管理器配制示意圖


<property name=”username”>
 <value>${jdbc.username}</value>
</property>
<property name=”password”>
 <value>${jdbc.password}</value>
</property>
</bean>
<bean id=”jdbcDaoImpl” > 。紁roperty name=”dataSource”>
 。紃ef bean=”dataSource”/>
。/property>
</bean>

/*配置用戶信息的加密算法*/
<bean id=”passwordEncoder”
> /*配置緩存有效時(shí)間*/
<bean id=”userCache” >  …//這里對(duì)緩存有效時(shí)間進(jìn)行設(shè)置
</bean>

/*配置daoAuthenticationProvider*/
<bean id=”daoAuthenticationProvider”
> 。紁roperty name=”authenticationDao”>
 。紃ef local=”JdbcDaoImpl”/>
 </property>
。紁roperty name=”passwordEncoder”>
  <ref local=” passwordEncoder”/>
。/property>
。紁roperty name=”userCache”>
 。紃ef local=” userCache”/>
。/property>

</bean>

/*配置認(rèn)證管理器*/
<bean id=”authenticationManager” >  <property name=”providers”>
 。糽ist>
  。紃ef local=”daoAuthenticationProvider”/>
  </list>
。/property>
</bean>

  授權(quán)管理器的配置方法與認(rèn)證管理器的配置基本類似,這里不再討論。 4、安全請(qǐng)求攔截器的配置

  以上配置完成后,就需要配置安全攔截器。不同的安全管理對(duì)象需要使用不同的安全攔截器。對(duì)于方法級(jí)的安全認(rèn)證需要使用的攔截器為MethodSecurityInterceptor,而應(yīng)用于URL資源的安全攔截器為FilterSecurityInterceptor 。其中,MethodSecurityInterceptor攔截器是借助于Spring Aop實(shí)現(xiàn)的,而FilterSecurityInterceptor攔截器是借助于Servlet Filter 實(shí)現(xiàn)的。本文以URL資源請(qǐng)求的安全攔截器為例說明配置情況。

  由于URL資源請(qǐng)求安全攔截是借助于過濾器進(jìn)行的。因此首先要配置Acegi Servlet過濾器。過濾器類似于AOP Around裝備,實(shí)現(xiàn)在web資源調(diào)用前后進(jìn)行的一些操作6種過濾器,他們依次構(gòu)成Servlet過濾器鏈,依次處理客戶請(qǐng)求。需要注意的是過濾器配置的順序是不能交換的,當(dāng)不需要使用某個(gè)過濾器時(shí),可直接將其刪除和注釋。過濾器在web.xml中配置形式為

<filter>
。糵ilter-name>Acegi HTTP Request Security Filter</filter-name>
 <filter-class>org.acegisecurity.util.FilterToBeanProxy</filter-class>
 <init-param>
 。紁aram-name>targetclass</param-name>
 。紁aram-value>
   Org.acegisecurity.intercept.web.SecurityEnforcementFilter
 。/param-value>
 </init-param>
</filter>
<filter-mapping>
。糵ilter-name>Acigi HTTP Request Security Filter</filter-name>
。紆rl-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

  在spring applicationContext.xml文件中的配置形式為

<bean id=”securityEnforcementFilter” > 。紁roperty name=”filterSecurityInterceptor”>
 。紃ef bean=”filterInvocationInteceptor”/>
。/property>
。紁roperty name=”authenticationEntryPoint”>
  <ref bean=”authenticationProcessingFilterEntryPoint”/>
。/property>

  以上代碼是SecurityEnforcementFilter的配置,該過濾器對(duì)用戶是否有權(quán)訪問web資源作出最后的決定。其它的過濾器的配置類同。
配置完過濾器后,需要對(duì)攔截器FilterSecurityInterceptor進(jìn)行配置,

<bean id=”filterInvocationInterceptor”
> 。紁roperty name=”authenuserCacheticationManager”>1
。紁roperty name=”accessDecisionManager”>
。紁roperty name=”objectDefinitionSource”>
 。紃ef local="filterObjectDefinitionSource"/>
。/property>
<bean id="filterObjectDefinitionSource"
> 。糲onstructor-arg><refbean="jdbcTemplate"/>
 </constructor-arg>
</bean>

  objectDefinitionSource屬性定義了那些受保護(hù)的URL資源,其中引用了一個(gè)本地對(duì)象filterObjectDefinitionSource。filterObjectDefinitionSource類從數(shù)據(jù)庫中讀取需要保護(hù)的URL安全信息,它擴(kuò)展了PathBasedFilterInvocationDefinition Map類。
同樣,實(shí)現(xiàn)了另外一個(gè)methodObjectDefinitionSource類從數(shù)據(jù)庫中讀取需要保護(hù)的FUNCTION資源,它擴(kuò)展了MethodDefinitionMap類。限于篇幅,在這里就不列出具體實(shí)現(xiàn)的源代碼。

<bean id="methodObjectDefinitionSource"
> <constructor-arg><refbean="jdbcTemplate"/>
</constructor-arg>
</bean>

  結(jié)束語

  由于Spring在越來越多的項(xiàng)目中的應(yīng)用,因此基于Spring應(yīng)用的安全控制系統(tǒng)的研究就顯得非常重要。Acegi提供了對(duì)Spring應(yīng)用安全的支持,然而 Acegi本身提供的實(shí)例并不能滿足大規(guī)模的復(fù)雜的權(quán)限需求,本文通過擴(kuò)展Acegi的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)即可滿足復(fù)雜的權(quán)限需求。然而,怎樣將Acegi應(yīng)用到非Spring的系統(tǒng)中,還有待進(jìn)一步研究。
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