Shiro安全框架

什么是Shrio

Apache Shiro是一个强大且易用的Java安全框架,执行身份验证、授权、密码加密和会话管理。使用Shiro的易于理解的API,您可以快速、轻松地获得任何应用程序,从最小的移动应用程序到最大的网络和企业应用程序。

Shiro的功能

• 验证用户来核实他们的身份
• 对用户执行访问控制，如：
• 判断用户是否被分配了一个确定的安全角色
• 判断用户是否被允许做某事
• 在任何环境下使用 Session API，即使没有 Web 或 EJB 容器。
• 在身份验证，访问控制期间或在会话的生命周期，对事件作出反应。
• 聚集一个或多个用户安全数据的数据源，并作为一个单一的复合用户“视图”。
• 启用单点登录（SSO）功能。
• 为没有关联到登录的用户启用"Remember Me"服务

Shiro与Spring Security的对比

Shiro：
Shiro较之 Spring Security，Shiro在保持强大功能的同时，还在简单性和灵活性方面拥有巨大优势。

1. 易于理解的 Java Security API；
2. 简单的身份认证（登录），支持多种数据源（LDAP，JDBC，Kerberos，ActiveDirectory 等）；
3. 对角色的简单的签权（访问控制），支持细粒度的签权；
4. 支持一级缓存，以提升应用程序的性能；
5. 内置的基于 POJO 企业会话管理，适用于 Web 以及非 Web 的环境；
6. 异构客户端会话访问；
7. 非常简单的加密 API；
8. 不跟任何的框架或者容器捆绑，可以独立运行

Spring Security：
除了不能脱离Spring，shiro的功能它都有。而且Spring Security对Oauth、OpenID也有支持,Shiro则需要自己手
动实现。Spring Security的权限细粒度更高。

Shiro的功能模块

• Authentication：身份认证/登录，验证用户是不是拥有相应的身份。
• 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；即判断用户是否能做事情。
• Session Management：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环境的，也可以是如Web环境的。
• 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。
• Web Support：Shiro 的 web 支持的 API 能够轻松地帮助保护 Web 应用程序。
• 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。
• Concurrency：Apache Shiro 利用它的并发特性来支持多线程应用程序。
• Testing：测试支持的存在来帮助你编写单元测试和集成测试，并确保你的能够如预期的一样安全。
• “Run As”：一个允许用户假设为另一个用户身份（如果允许）的功能，有时候在管理脚本很有用。
• “Remember Me”：记住我。

Shiro的内部结构

Subject：主体，可以看到主体可以是任何可以与应用交互的“用户”；

SecurityManager：相当于SpringMVC中的DispatcherServlet或者Struts2中的FilterDispatcher；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、且负责进行认证和授权、及会话、缓存的管理。

Authenticator：认证器，负责主体认证的，这是一个扩展点，如果用户觉得Shiro默认的不好，可以自定义实现；其需要认证策略（Authentication Strategy），即什么情况下算用户认证通过了；

Authrizer：授权器，或者访问控制器，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；

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LDAP实现，或者内存实现等等；由用户提供；注意：Shiro不知道你的用户/权限存储在哪及以何种格式存储；所以我们一般在应用中都需要实现自己的Realm；

SessionManager：如果写过Servlet就应该知道Session的概念，Session呢需要有人去管理它的生命周期，这个组件就是SessionManager；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、EJB等环境；所有呢，Shiro就抽象了一个自己的Session来管理主体与应用之间交互的数据；

SessionDAO：DAO大家都用过，数据访问对象，用于会话的CRUD，比如我们想把Session保存到数据库，那么可以实现自己的SessionDAO，通过如JDBC写到数据库；比如想把Session放到Memcached中，可以实现自己的Memcached SessionDAO；另外SessionDAO中可以使用Cache进行缓存，以提高性能；

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去改变，放到缓存中后可以提高访问的性能

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/解密的。

Shiro 流程

传统登录与Shiro登录对比

Shiro中的加密

其实也是MD5加盐值 加密

String password = "123";
password = new Md5Hash(password, mobile, 3).toString();

认证与授权的执行流程分析

认证流程

1. 首先调用Subject.login(token)进行登录，其会自动委托给Security Manager，调用之前必须通过
   SecurityUtils. setSecurityManager()设置；
2. SecurityManager负责真正的身份验证逻辑；它会委托给Authenticator进行身份验证；
3. Authenticator才是真正的身份验证者，Shiro API中核心的身份认证入口点，此处可以自定义插入自己的实现；
4. Authenticator可能会委托给相应的AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证，默认
   ModularRealmAuthenticator会调用AuthenticationStrategy进行多Realm身份验证；
5. Authenticator会把相应的token传入Realm，从Realm获取身份验证信息，如果没有返回/抛出异常表示身份验证失败了。此处可以配置多个Realm，将按照相应的顺序及策略进行访问。

授权流程

1. 首先调用Subject.isPermitted/hasRole接口，其会委托给SecurityManager，而SecurityManager接着会委托给Authorizer；
2. Authorizer是真正的授权者，如果我们调用如isPermitted(“user:view”)，其首先会通PermissionResolver把字符串转换成相应的Permission实例；
3. 在进行授权之前，其会调用相应的Realm获取Subject相应的角色/权限用于匹配传入的角色/权限；
4. Authorizer会判断Realm的角色/权限是否和传入的匹配，如果有多个Realm，会委托给
   ModularRealmAuthorizer进行循环判断，如果匹配如isPermitted/hasRole会返回true，否则返回false表示授权失败。

Shiro中的会话管理

在shiro里所有的用户的会话信息都会由Shiro来进行控制，shiro提供的会话可以用于JavaSE/JavaEE环境，不依赖于任何底层容器，可以独立使用，是完整的会话模块。通过Shiro的会话管理器（SessionManager）进行统一的会话管理

什么是shiro的会话管理

SessionManager（会话管理器）：管理所有Subject的session包括创建、维护、删除、失效、验证等工作。SessionManager是顶层组件，由SecurityManager管理

shiro提供了三个默认实现：
1. DefaultSessionManager：用于JavaSE环境
2. ServletContainerSessionManager：用于Web环境，直接使用servlet容器的会话。
3. DefaultWebSessionManager：用于web环境，自己维护会话（自己维护着会话，直接废弃了Servlet容器的会话管理）。

在web程序中，通过shiro的Subject.login()方法登录成功后，用户的认证信息实际上是保存在HttpSession中的

应用场景分析

在分布式系统或者微服务架构下，都是通过统一的认证中心进行用户认证。如果使用默认会话管理，用户信息只会保存到一台服务器上。那么其他服务就需要进行会话的同步。

会话管理器可以指定sessionId的生成以及获取方式。
通过sessionDao完成模拟session存入，取出等操作

这个时候可以采用Shiro结合Redis的统一会话管理

Shiro结合redis的统一会话管理

步骤分析

1. 导入依赖

<dependency>
   	  <groupId>org.crazycake</groupId>
	  <artifactId>shiro-redis</artifactId>
      <version>3.0.0</version>
</dependency>

2. 在springboot配置文件中添加redis配置

 redis:
   host: 127.0.0.1
   port: 6379

3. 自定义shiro会话管理器

/**
* 自定义的sessionManager
*/
public class CustomSessionManager extends DefaultWebSessionManager {
    /**
     * 头信息中具有sessionid
     *     请求头：Authorization： sessionid
     *
     * 指定sessionId的获取方式
     */
      protected Serializable getSessionId(ServletRequest request, ServletResponse response) {
        //获取请求头Authorization中的数据
        String id = WebUtils.toHttp(request).getHeader("Authorization");
        if(StringUtils.isEmpty(id)) {
            //如果没有携带，生成新的sessionId
            return super.getSessionId(request,response);
       }else{
            //返回sessionId；
            // 设置SessionId的来源
            request.setAttribute(ShiroHttpServletRequest.REFERENCED_SESSION_ID_SOURCE, "header");
			// 将SessionId赋值
            request.setAttribute(ShiroHttpServletRequest.REFERENCED_SESSION_ID, id);
            // 将SessionId设置为有效的
            request.setAttribute(ShiroHttpServletRequest.REFERENCED_SESSION_ID_IS_VALID, Boolean.TRUE);
            return id;
       }
   }
}

在Shiro配置文件中配置

@Value("${spring.redis.host}")
    private String host;
    @Value("${spring.redis.port}")
    private int port;

    /**
     * 1.redis的控制器，操作redis
     */
    public RedisManager redisManager() {
        RedisManager redisManager = new RedisManager();
        redisManager.setHost(host);
        redisManager.setPort(port);
        return redisManager;
    }

    /**
     * 2.sessionDao
     */
    public RedisSessionDAO redisSessionDAO() {
        RedisSessionDAO sessionDAO = new RedisSessionDAO();
        sessionDAO.setRedisManager(redisManager());
        return sessionDAO;
    }

    /**
     * 3.会话管理器
     */
    public DefaultWebSessionManager sessionManager() {
        CustomSessionManager sessionManager = new CustomSessionManager();
        sessionManager.setSessionDAO(redisSessionDAO());
        //禁用cookie
        sessionManager.setSessionIdCookieEnabled(false);
        //禁用url重写   url;jsessionid=id
        sessionManager.setSessionIdUrlRewritingEnabled(false);
        return sessionManager;
    }

    /**
     * 4.缓存管理器
     */
    public RedisCacheManager cacheManager() {
        RedisCacheManager redisCacheManager = new RedisCacheManager();
        redisCacheManager.setRedisManager(redisManager());
        return redisCacheManager;
    }

	/**
     * 5.统一交给SecurityManager管理
     */
     
 //配置安全管理器
    @Bean
    public SecurityManager securityManager(CustomRealm realm) {
        //使用默认的安全管理器
        DefaultWebSecurityManager securityManager = new DefaultWebSecurityManager(realm);
        // 自定义session管理 使用redis
        securityManager.setSessionManager(sessionManager());
        // 自定义缓存实现 使用redis
        securityManager.setCacheManager(cacheManager());
        //将自定义的realm交给安全管理器统一调度管理
        securityManager.setRealm(realm);
        return securityManager;
   }

其他的一些配置可以根据自己的实际项目来配置