實(shí)現(xiàn)基于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(kù)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(kù)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(kù)。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(jiǎn)單，users表{username，password，enabled} 和authorities表{username，authority}，這樣簡(jiǎn)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(kù)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(kù)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(kù)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(kù)datasource 和Acegi 的 jdbcDao */ ＜bean id=”dataSource” class=”org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource”＞ �。紁roperty name=”driverClassName”＞ 　　＜value＞${jdbc.driverClassName}＜/value＞ �。�/property＞ �。紁roperty name=”url”＞ 　�。紇alue＞${jdbc.url}＜/value＞ �。�/property＞ 圖3 認(rèn)證管理器配制示意圖 ＜property name=”username”＞ 　＜value＞${jdbc.username}＜/value＞ ＜/property＞ ＜property name=”password”＞ �。紇alue＞${jdbc.password}＜/value＞ ＜/property＞ ＜/bean＞ ＜bean id=”jdbcDaoImpl” class=”org.acegisecurity. roviders. dao.jdbc.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” Class=”org.acegisecurity.providers.encoding.Md5passwordEncoder”/＞ /*配置緩存有效時(shí)間*/ ＜bean id=”userCache” class=”org.acegiSecurity. providers. dao.cache.EhCacheBasedUserCache”＞ 　…//這里對(duì)緩存有效時(shí)間進(jìn)行設(shè)置 ＜/bean＞ /*配置daoAuthenticationProvider*/ ＜bean id=”daoAuthenticationProvider”  class=”org.acegisecurity.providers.dao.DaoAuthenticationProvider”＞ �。紁roperty name=”authenticationDao”＞ 　　＜ref local=”JdbcDaoImpl”/＞ �。�/property＞ 　＜property name=”passwordEncoder”＞ 　�。紃ef local=” passwordEncoder”/＞ �。�/property＞ �。紁roperty name=”userCache”＞ 　�。紃ef local=” userCache”/＞ �。�/property＞ ＜/bean＞ /*配置認(rèn)證管理器*/ ＜bean id=”authenticationManager” class=”org.acegisecurity. providers.ProviderManager”＞ �。紁roperty 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＞ �。糹nit-param＞ 　　＜param-name＞targetClass＜/param-name＞ 　�。紁aram-value＞ 　　　Org.acegisecurity.intercept.web.SecurityEnforcementFilter 　�。�/param-value＞ �。�/init-param＞ ＜/filter＞ ＜filter-mapping＞ 　＜filter-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” class=””＞ 　＜property 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” Class=””＞ �。紁roperty name=”authenuserCacheticationManager”>1 �。紁roperty name=”accessDecisionManager”＞ 　＜property name=”objectDefinitionSource”＞ 　�。紃ef local="filterObjectDefinitionSource"/＞ �。�/property＞ ＜bean id="filterObjectDefinitionSource" class="org.xiaohongli.acegi.db.DBFilterObjectDefinitionSource"＞ 　＜constructor-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(kù)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(kù)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" class="org.xiaohongli.acegi.db.DBMethodObjectDefinitionSource"＞ ＜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(kù)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。