Shiro 认证(Authentication)

最新推荐文章于 2025-03-14 08:30:00 发布

小柯

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Shiro 认证（Authentication）

Shiro 简介
认证（Authentication）

Shiro 简介

Apache Shiro 是一个强大易用的 Java 安全框架，提供了认证、授权、会话管理和加密更功能。对于任意一个应用程序，Shiro 都可以提供全面的安全管理服务，对比 Spring Security，可能没有 Spring Security 功能强大，但是我们在实际工作中可能并不需要那么复杂的功能，所以使用简单易用的 Shiro 就已经足够了。

Shiro 特性
Shiro 可以非常容易的开发出足够好的应用，其不仅可以用在 JavaSE 环境，也可以用在 JavaEE 环境。Shiro 可以帮助我们完成：认证、授权、加密、会话管理、与 Web 集成、缓存等。其基本功能点如下图所示：
在这里插入图片描述
Authentication（认证），Authorization（授权），Session Manager（会话管理），Cryptography（加密） 被 Shiro 框架的开发团队称之为应用安全的四大基石，详细功能点说明如下：

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，常见的如：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；
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： Web支持，可以非常容易的集成到Web环境；
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： shiro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；
Testing： 提供测试支持；
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；
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。

Shiro 架构
接下来我们分别从外部和内部来看看Shiro的架构，对于一个好的框架，从外部来看应该具有非常简单易于使用的API，且API契约明确；从内部来看的话，其应该有一个可扩展的架构，即非常容易插入用户自定义实现，因为任何框架都不能满足所有需求。

首先，我们从外部来看Shiro吧，即从应用程序角度的来观察如何使用Shiro完成工作。如下图：
在这里插入图片描述
可以看到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 Subject ；其每个 API 的含义如下：

Subject： 主体，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；即一个抽象概念；所有 Subject 都绑定到 SecurityManager ，与 Subject 的所有交互都会委托给 SecurityManager ；可以把 Subject 认为是一个门面； SecurityManager 才是实际的执行者；
SecurityManager： 安全管理器；即所有与安全有关的操作都会与 SecurityManager 交互；且它管理着所有 Subject ；可以看出它是 Shiro 的核心，它负责与后边介绍的其他组件进行交互，如果学习过 SpringMVC ，你可以把它看成 DispatcherServlet 前端控制器；
Realm： 域，Shiro 从从 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 ，即安全数据源。

也就是说对于我们而言，最简单的一个 Shiro 应用：

应用代码通过 Subject 来进行认证和授权，而 Subject 又委托给 SecurityManager ；
我们需要给 Shiro 的 SecurityManager 注入 Realm ，从而让 SecurityManager 能得到合法的用户及其权限进行判断。

从以上也可以看出，Shiro不提供维护用户/权限，而是通过 Realm 让开发人员自己注入。

接下来我们来从 Shiro 内部来看下 Shiro 的架构，如下图所示：
在这里插入图片描述

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；这样的话，比如我们在 Web 环境用，刚开始是一台 Web 服务器；接着又上了台 EJB 服务器；这时想把两台服务器的会话数据放到一个地方，这个时候就可以实现自己的分布式会话（如把数据放到 Memcached 服务器）；
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。

认证（Authentication）

在 Shiro 中，认证指的是识别和证明操作者是一个合法用户

Token
“用户”这个概念在框架中被抽象为主体(Subject)。用户如果想要通过认证，需要提供 Principal(身份) 和 Credentials(凭证)，从而应用能验证用户身份。这些身份和凭证信息，在 Shiro 框架中以 Token(令牌) 的概念进行封装。Shiro 中的认证 Token 接口 AuthenticationToken 封装了这两个信息:
Principals: 身份，即主体的标识属性，可以是任何东西，如用户名、邮箱等，唯一即可。一个主体可以有多个 principals , 但只有一个 Primary principals , 一般是用户名/手机号。
Credentials: 凭证/证明，即只有主体知道的安全值，如密码/数字证书等。

身份和凭证是两个比较抽象的概念，如果按简单项目中的概念说通俗点，其实就是用户名/密码。以下是 Token 的层次结果图：
在这里插入图片描述
快速上手

在 JPA 项目之上

在 pom.xml 添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.shiro</groupId>
    <artifactId>shiro-spring</artifactId>
    <version>1.4.1</version>
</dependency>

配置 shiro.ini
在 resources 目录下新建 shiro.ini 文件配置用户认证数据:

#对用户信息进行配置
[users]
#用户账号和密码
#配置规则: 用户账号=密码
xiaomin=123456
zhangsan=000000

认证测试

package com.hxy.crm;

import org.apache.shiro.SecurityUtils;
import org.apache.shiro.authc.AuthenticationException;
import org.apache.shiro.authc.UsernamePasswordToken;
import org.apache.shiro.mgt.DefaultSecurityManager;
import org.apache.shiro.realm.text.IniRealm;
import org.apache.shiro.subject.Subject;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class ShiroTester {
    @Test
    public void testShiro() {
        //1.创建Realm(安全数据源)
        //通过shiro.ini配置文件创建Realm
        IniRealm realm = new IniRealm("classpath:shiro.ini");
        //2.配置SecurityManager
        DefaultSecurityManager securityManager = new DefaultSecurityManager();

        //注入创建的Realm(安全数据源)
        securityManager.setRealm(realm);
        SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager);
        //3.操作Subject,进行认证
        Subject subject = SecurityUtils.getSubject();
        //封装一个令牌
        UsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken("zhangsan", "000000");
        try {
            subject.login(token);
        } catch (AuthenticationException e) {
            System.out.println("认证异常:");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("是否通过认证:" + subject.isAuthenticated());
        System.out.println("身份信息:" + subject.getPrincipal());
    }
}

测试结果:
在这里插入图片描述

首先通过指定一个 ini 配置文件来创建一个 IniRealm 对象;
接着实例化一不 DefaultSecurityManager , 并注入 IniRealm 对象;
再将 DefaultSecurityManager 绑定到 SecurityUtils , 这是一个全局设置，设置一次即可;
通过 SecurityUtils 得到 Subject;
然后获取身份验证的 Token，如用户名 / 密码，此处使用UsernamePasswordToken;
调用 subject.login 方法进行登录，其会自动委托给 SecurityManager.login 方法进行登录;
如果身份验证失败请捕获 AuthenticationException 或其子类，常见的如:

DisabledAccountException (禁用的帐号)、LockedAccountException (锁定的帐号)、
UnknownAccountException ( 错误的帐号)、ExcessiveAttemptsException (登录失败次数过多)、
IncorrectCredentialsException ( 错误的凭证). ExpiredCredentialsException (过期的凭证)等，具体请查看其继承关系；对于页面的错误消息展示，最好使用如 “用户名/密码错误” 而不是 “用户名错误” / “密码错误"，防止一些恶意用户非法扫描帐号库；
如果身份认证成功，后续可以使用 subject.isAuthenticated() 判断是否认证通过， subject.getPrincipal() 获得身份信息等。

认证流程
在这里插入图片描述
流程如下：

首先调用 Subjec.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 Security Manager;
SecurityManager 负责真正的身份验证逻辑;它会委托给 Authenticator 进行身份验证;
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;
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;
Authenticator 会把相应的 token 传入 Realm, 从 Realm 获取身份信息，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。

记住我 VS 认证

Shiro框架支持记住我，也就是短期内免登录(或者说自动登录)。虽然两种都表示用户在
认证环节被 “放行了”，但我们要明确区分 ”记住我主体" 和 ”认证主体" 还是有一些区别的。

“记住我主体” 并不是匿名的，而是具有已知身份ID的，也就是 subject.getPrincipals() 不为空，但这个身份ID是来自于记住的上次认证的身份ID。如果是通过 ”记住我“ 实现的自动登录，那么调用 subject.isRemembered() 返回 true.

“认证主体" 指的是本次会话通过 subject.login() 等方法成功认证且没有抛异常的 Subject 对象。一个真正的 “认证主体” 调用 subject.isAuthenticated() 返回 true。

注意，Subject 的 isRemembered() 和 isAuthenticated() 是互斥的，一个为 true 意味着另外一个必然为 false。为什么要区分这两者呢? 因为通过 “记住我" 通过认证环节，用户本次并没有提供凭证信息，并不是真正严格的认证。在很多软件系统中支持这个功能是为了大部分时候方便。但一些高度敏感的功能比如财务数据、付款等操作，还是会要求提供再次输入密码。比如手机上的支付宝和微信支付，都是自动登录的，但付款时还是要输入支付密码。

注销 Logout
用户的注销需要调用 Subject.logout() 方法。该操作会让 Shiro 清除身份信息并让当前 Session 失效。对于 Web 项目而言，同时还会通过响应的 Header 让浏览器删除记住的 Cookie 。在注销后，当前主体又处于匿名状态，可以再次执行登录操作。

注意: 由于 Web 项目的 “记住我” 通常基于浏览器 Cookie 实现，而注销后的删除 Cookie 命令又是通过响应给浏览器的 HTTP Header 来传达，因此在注销后强烈建议重定向到一个新的页面，这样失效的 Cookie 就真的消失了，否则用户可能从当前页面继续提交无效的 Cookie ,导致引发一些认证异常。