基于Spring Security2与 Ext 的权限管理设计与实现

一、Spring Security介绍

 

Spring Security的前身Acegi，其配置及使用相对来说复杂一些，因为要配置的东西比较多，Sprng Security简化了以前的配置。大家有兴趣可以多多了解以前的版本，因为很多细节在前面的版本可以看得比较清楚，后面的版本需要看源代码才知道其实现的原理了。

基于角色的设计与实现是绝大部分系统中比较常见的权限管理方式，对权限进行分组进行管理有助于减少权限管理的复杂程度。

Spring Security目前提供了三种权限的管理方式：

一、    基于URL的拦截方式
二、    基于方法的AOP拦截方式
三、    基于数据的权限拦截方式

第一种是常见的权限管理方式，第二种有时也可以通过第一种去进行实现，方法级的拦截容易实现，不过要以友好的方式显示权限不足设计及实现就有些啰嗦。基于数据级的安全拦截实现上得更麻烦，在此不作介绍，我们只是针对第一种方式作设计。Spring Security在URL上已经提供了比较好的管理，不过其是以类似以下这种方式进行配置的。

 

<http auto-config='true'>
    <intercept-url pattern="/login.jsp*" filters="none"/> 
    <intercept-url pattern="/**" access="ROLE_USER" />
    <form-login login-page='/login.jsp'/>
</http>

 

这种要动态实现角色与权限的管理就显得有些不足了，因此需要进行扩展实现，我们可以把一些不需要进行安全拦截的url放在Spring的以上配置中，设置filters=”none”，如images,css,js等，提高访问的速度。


在扩展Spring Security之前，我们需要了解一下Spring Security的相关术语。

Authentication (认证）对象
   其实就是一个可以通过Spring Security的认证的身份证明。如实现该接口的类UsernamePasswordAuthenticationToken，表示可以通过username及password作为身份验证。

　Authentication对象包含了

• 　Principal  标识是哪一个对象，可以认为是用户
•    Credentials 信任的对象，如密码。
  
• 　Authorities 权限的集合，在我们的系统中可以认为是角色的集合 (authorities要赋予给principal的)

 SecurityContextHolder
    是Spring Security的核心对象，是安全上下文的访问的入口。如取得当前的登录用户可以从该类中的相应的方法取得。该类中包含ThreadLocal私有属性用于存取SecurityContext,         SecurityContext包含Authentication私有属性。如实现弹出窗口登录功能的时候，输入的用户名及密码并没有最终经过SPRING SECURITY的filter,那么如何使用得当前用户可以成功登录呢，其就是利用到这一点，通过该类拿到SecurityContext，然后设置一个认证的对象给它，SPRING SECURITY在看到该认证对象的时候，就会成功经过了身份的认证了。

其实也可以这样理解，为了处理Http请求间认证，Spring Security使用HttpSessionIntegrationFilter，HttpSessionIntegrationFilter用于在HttpSession存储Http请求间的SecurityContext。不过我们可以通过SecurityContextHolder去拿到这个SecurityContext
AuthenticationManager
    通过Providers 验证 在当前 ContextHolder中的Authentication对象是否合法。
AccessDecissionManager
    经过投票机制来审批是否批准操作
Interceptors(拦截器)
    拦截器(如FilterSecurityInterceptor,JoinPoint,MethodSecurityInterceptor等)用于协调授权,认证等操作。

Spring Security是Spring中一个强大的安全管理框架，不过目前在我们系统中使用的仅是其中一部分的功能，则权限过滤安全检查的功能。如果抛开这个框架，我们实现权限管理的时候，可能使用最多的方案还是使用Filter来进行过滤，在Filter里判断当前的用户是否为登录用户，若是登录用户，则看是否有权限访问当前的资源，若为未登录用户，则跳至登录页面。

 

二、扩展Spring Security

 

扩展Spring Security基于角色的管理策略，通过角色分配，保证系统的安全。其安全的手段包括以下：

１.    登录时需要加上验证码
２.    所有的数据展示及访问页需要登录后才能访问
３.    用户的数据库密码存储时使用Sha-256的加密算法
４.    登录后的所有系统的访问URL均需要授权
５.    登录多少次失败后，可锁定IP，约２０分钟后才能自动解锁。（尚未实现）

权限设计目前是采用基于角色控制的方式，用户需要访问系统的资源，首先必须要授予一个角色，而该角色具有访问系统资源的权限的能力，也可以认为是权限的集合。因此，一个用户要访问系统的某个资源（如产品列表），则首先要授予一个能够访问产品列表资源的角色（如productAdmin）。只要任一个用户拥有了该角色，即可以访问该资源。
   
系统的安全涉及到两个不同的概念，认证和授权。前者是关于确认用户是否确实是他们所宣称的身份。用户进入系统的时候，首先要进行第一个操作就是进行身份认证，即Authentication。在系统中一般表现为用户用账号跟密码登录。如果都正确了，则可以登录系统。在现实中你可以这样理解，员工在进入公司之前，需要进行身份的确认。身份确认通过后，则可以进入公司。进入公司后，并不代表可以随便进入公司的每个办公室。这时就需要每个看当前员工具有哪些角色，即授权。授权则是关于确认用户是否有允许执行一个特定的操作。如当前员工是总经理，则可以进入总经理办公室，并且可以进入普通员工的办公区域。是因为总经理已经授权可以出入这些地方。
在本系统中，权限表现为功能菜单及系统访问的URL。
    如:
        添加用户，其访问的url为 /system/saveAppUser.do
        删除用户，其访问的url为/system/deleteAppUser.do
        查询用户，其访问的url为/system/listAppUser.do
因而用户、角色、权限之间的关系可以用如下的图描述：

 

 

表设计

一个用户可以有多个角色，每个角色有多个功能菜单，每个功能菜单会对应多个系统访问的URL
表设计如下所示：

 

表说明：
１.    app_user系统用户表，放置系统的所有用户
２.    user_role用户角色，放置系统的所有角色
３.    app_role角色表，放置用户角色
４.    role_fun角色对应的功能表，放置角色拥有的功能
５.    app_function系统的功能表，放置系统参与授权的所有功能
６.    fun_url系统的功能对应的权限URL表

目前我们需要扩展Spring Security的以下两部分功能
1. 身份认证
2. 授权

Spring Security是由一组的filter来进行统一的过滤，不同的filter进行相应的权限过滤功能。不过在Security跟spring集成的过程中，其是由一个代理的类进行这些filter的统一管理。可以在web.xml中进行了查看，如下所示：

<filter>
	  <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name>  <filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxy</filter-class>
	</filter>
   <filter-mapping>
	  <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name>
	  <url-pattern>*.do</url-pattern>
   </filter-mapping>
   <filter-mapping>
	  <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name>
	  <url-pattern>/index.jsp</url-pattern>
   </filter-mapping>
   <filter-mapping>
	  <filter-name>springSecurityFilterChain</filter-name>
	  <url-pattern>/file-upload</url-pattern>
   </filter-mapping>

 

所有经过springSecurityFilterChain的url，都会转到DelegatingFilterProxy类的bean去处理。而该Bean在Spring Security 2.0中，已经内置于安全管理的缺省的配置当中，我们只需要把app-security.xml加入我们系统管理中来即可。如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<b:beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/security" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
             xmlns:b="http://www.springframework.org/schema/beans"
             xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-2.5.xsd
              http://www.springframework.org/schema/security http://www.springframework.org/schema/security/spring-security-2.0.4.xsd"> 
    <http auto-config="true" access-denied-page="/403.jsp" lowercase-comparisons="true" 
     	access-decision-manager-ref="accessDecisionManager">
        <intercept-url pattern="/images/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/css/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/js/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/403*" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/404*" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/500*" filters="none"/> 
        <intercept-url pattern="/ext3/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/fckeditor/**" filters="none"/>  
        <intercept-url pattern="/jsonStruts**" filters="none"/>
        <form-login default-target-url="/index.jsp" login-page="/login.jsp" authentication-failure-url="/login.jsp?error=true" login-processing-url="/j_security_check" />
        <logout logout-url="/j_logout.do" logout-success-url="/login.jsp"/> 
   		<remember-me key="RememberAppUser"/>
    </http>
	
	 <b:bean id="accessDecisionManager" class="org.springframework.security.vote.AffirmativeBased">
	 	<b:property name="allowIfAllAbstainDecisions" value="false"/>
        <b:property name="decisionVoters">
            <b:list>
                <b:bean class="org.springframework.security.vote.RoleVoter">
                    <b:property name="rolePrefix" value="" />
                </b:bean>
                <b:bean class="org.springframework.security.vote.AuthenticatedVoter" />
            </b:list>
        </b:property>
    </b:bean>

	<authentication-manager alias="authenticationManager"/>
		
    <authentication-provider user-service-ref="appUserDao">
    	<password-encoder hash="sha-256" base64="true"/>
    </authentication-provider>

    <b:bean id="securityInterceptorFilter" class="com.htsoft.core.web.filter.SecurityInterceptorFilter" >
		<custom-filter after="FILTER_SECURITY_INTERCEPTOR" />
		<b:property name="securityDataSource" ref="securityDataSource"/>
	</b:bean>
	
	<b:bean id="securityDataSource" class="com.htsoft.core.security.SecurityDataSource">
		<b:property name="appRoleService" ref="appRoleService"/>
		<b:property name="anonymousUrls">
			<b:set>
				<b:value>/login.do</b:value>
				<b:value>/check.do</b:value>
			</b:set>
		</b:property>
		<b:property name="publicUrls">
			<b:set>
				<b:value>/modelsMenu.do</b:value>
				<b:value>/itemsMenu.do</b:value>
				<b:value>/file-upload</b:value>
				<b:value>/index.jsp</b:value>
				
				<b:value>/communicate/listPhoneBook.do</b:value>
				<b:value>/communicate/listPhoneGroup.do</b:value>
				<b:value>/communicate/moveMail.do</b:value>
				<b:value>/communicate/listMailFolder.do</b:value>
				<b:value>/communicate/removeMailFolder.do</b:value>
				<b:value>/communicate/searchMail.do</b:value>
				
				<b:value>/system/getAppUser.do</b:value>
				<b:value>/system/checkDiary.do</b:value>
				<b:value>/system/selectDepartment.do</b:value>
				<b:value>/system/listAppRole.do</b:value>
			</b:set>
		</b:property>
	</b:bean>
</b:beans>

 

身份认证

 

说明：当用户登录时，会根据用户账号及密码进行验证，验证由authenticationManager来进，其会调用实现UserDetailsService接口实现类完成，在本系统，是由appUserDaoImpl类来实现。

而我们的用户及角色实体要成为安全框架识别的安全实体，需要相应实现不同的接口，如下所示：

访问授权

授权的管理是通过Filter来进行的，用户访问URL时，均需要经过Spring Security的URL进行授权。在本系统中，这个功能是通过SecurityInterceptorFilter来进行。

系统启动时，会把所有的权限以[角色—URL列表]的形式放置在一个全局的Map中，用户访问系统的url时，就会根据当前用户所拥有的角色是否包含此URL。这个全局的权限匹配源则由SecurityDataSource来提供。由于登录用户在进入系统后，都会具备一些常用的功能，所以每个用户均有一个PUBLIC_ROLE的角色，代表可以访问系统的公告资源。该角色对应的可访问的URL，则配置在SecurityDataSource Bean中的publicUrls属性中。

SecurityInterceptorFilter代码如下所示：

package com.htsoft.core.web.filter;
/*
 *  广州宏天软件有限公司 OA办公管理系统   -- http://www.jee-soft.cn
 *  Copyright (C) 2008-2009 GuangZhou HongTian Software Company
*/
import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Set;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import org.springframework.security.AccessDeniedException;
import org.springframework.security.Authentication;
import org.springframework.security.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.context.SecurityContextHolder;
import org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter;

import com.htsoft.core.security.SecurityDataSource;
/**
 * 权限拦载器
 * @author csx
 */
public class SecurityInterceptorFilter extends OncePerRequestFilter {
	
	/**
	 * 角色权限映射列表源，用于权限的匹配
	 */
	private HashMap<String, Set<String>> roleUrlsMap=null;
	
	private SecurityDataSource securityDataSource;

	public void setSecurityDataSource(SecurityDataSource securityDataSource) {
		this.securityDataSource = securityDataSource;
	}

	@Override
	protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,
			HttpServletResponse response, FilterChain chain) throws ServletException, IOException {
		if(logger.isDebugEnabled()){
			logger.debug("...enter the SecurityInterceptorFilter doFilterInternal here...");
		}
		String url=request.getRequestURI();
		//若有contextPath,则切出来
		if(org.springframework.util.StringUtils.hasLength(request.getContextPath())){
			String contextPath=request.getContextPath();
			int index=url.indexOf(contextPath);
			if(index!=-1){
				url=url.substring(index+contextPath.length());
			}
		}
		
		Authentication auth= SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication();//取得认证器
		
		boolean isSuperUser=false;
		for(int i=0;i<auth.getAuthorities().length;i++){
			//logger.info("角色名称:"+auth.getAuthorities()[i].getAuthority());
			if("超级管理员".equals(auth.getAuthorities()[i].getAuthority())){
				isSuperUser=true;
			}
		}
		if(!isSuperUser){//非超级管理员
			if(!isUrlGrantedRight(url,auth)){//如果未授权
				logger.info("ungranted url:" + url);
				throw new AccessDeniedException("Access is denied! Url:" + url + " User:" + SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getName());
			}
		}
		if(logger.isInfoEnabled()){
			logger.info("pass the url:" + url);
		}
		//进行下一个Filter
		chain.doFilter(request, response);
	}
	
	/**
	 * 检查该URL是否授权访问
	 * @param url
	 * @return
	 */
	private boolean isUrlGrantedRight(String url,Authentication auth){
		
		//遍历该用户下所有角色对应的URL，看是否有匹配的
		for(GrantedAuthority ga:auth.getAuthorities()){
			Set<String> urlSet=roleUrlsMap.get(ga.getAuthority());
			//TODO AntPathMatcher here
			if(urlSet!=null && urlSet.contains(url)){
				return true;
			}
		}
		return false;
	}
	
	public void loadDataSource(){
		roleUrlsMap=securityDataSource.getDataSource();
	}
	
	@Override
	public void afterPropertiesSet() throws ServletException {
		loadDataSource();
		if(roleUrlsMap==null){
			throw new RuntimeException("没有进行设置系统的权限匹配数据源");
		}
	}
}

 三、EXT的扩展实现

至此，我们完成了对Spring Security的权限扩展，但是EXT访问的时候，我们的应用程序都是在一个页面上进行，也就是我们之前说的One Application One Page，几乎所有的请求都是通过Ajax的请求来时行，页面没有刷新，当权限不足的时候，我们如何提示用户呢？另外我们的功能菜单又是如何来根据用户的角色来显示出来呢？在此，我们把需要把角色、功能、权限URL需要进行统一管理。我们从以下几个方面来进行扩展。


当用户权限不足时，我们需要提示用户无限访问该URL，在app-sercurity.xml中，我们配置了以下：

<http auto-config="true" access-denied-page="/403.jsp" lowercase-comparisons="true" 
     	access-decision-manager-ref="accessDecisionManager">
        <intercept-url pattern="/images/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/css/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/js/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/403*" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/404*" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/500*" filters="none"/> 
        <intercept-url pattern="/ext3/**" filters="none"/>
        <intercept-url pattern="/fckeditor/**" filters="none"/>  
        <intercept-url pattern="/jsonStruts**" filters="none"/>
        <form-login default-target-url="/index.jsp" login-page="/login.jsp" authentication-failure-url="/login.jsp?error=true" login-processing-url="/j_security_check" />
        <logout logout-url="/j_logout.do" logout-success-url="/login.jsp"/> 
   		<remember-me key="RememberAppUser"/>
    </http>

 

即当用户权限不足时，会跳至403页，因此我们可以在此上作文章，当跳至403页时，我们往response的头写一个标识，在ext的connection中获取返回结果时，我们根据这个标识来给用户提示一个友好的信息，如：

 

403.jsp的代码实现：

 

<%@ page pageEncoding="UTF-8"%><% 
 response.addHeader("__forbidden","true");
 String basePath=request.getContextPath();
%>
<html>
 <head>
  <title>访问拒绝</title>
   <style type="text/css">
   <!--
   .STYLE10 {
    font-family: "黑体";
    font-size: 36px;
   }
   -->  
   </style>
 </head>
 <body>
  <table width="510" border="0" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0">
   <tr>
     <td><img src="<%=basePath%>/images/error_top.jpg" width="510" height="80" /></td>
     </tr>
   <tr>
     <td height="200" align="center" valign="top" background="<%=basePath%>/images/error_bg.jpg">
      <table width="80%" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0">
         <tr>
           <td width="34%" align="right"><img src="<%=basePath%>/images/error.gif" width="128" height="128"></td>
           <td width="66%" valign="bottom" align="center">
            <span class="STYLE10">访问被拒绝</span>
            <div style="text-align: left;line-height: 22px;">
             <font size="2">对不起，您的当前角色没有查看此页面的权限。请联系您的系统管理员，以获得相应的权限。点击这里返回主页。如果需要技术支持，点击这里发送邮件。</font>
          </div>
          <a href="#" onclick="javascript:document.location.href='<%=basePath%>/j_logout.do';">重 新 登 录</a> 
          <a href="#" onclick="javascript:history.back(-1);">后 退</a>
        </td>
       </table>
       </td>
   </tr>      
   <tr>
     <td><img src="<%=basePath%>/images/error_bootom.jpg" width="510" height="32" /></td>
      </tr>
 </table>
 </body>
</html>

 处理该标识：

 

App.init = function() {
	Ext.util.Observable.observeClass(Ext.data.Connection);
	Ext.data.Connection.on('requestcomplete', function(conn, resp,options ){
		if (resp && resp.getResponseHeader){
		    if(resp.getResponseHeader('__timeout')) {
		    	Ext.ux.Toast.msg('操作提示：','操作已经超时，请重新登录!');
	        	window.location.href=__ctxPath+'/index.jsp?randId=' + parseInt(1000*Math.random());
	    	}
	    	if(resp.getResponseHeader('__forbidden')){
	    		Ext.ux.Toast.msg('系统访问权限提示：','你目前没有权限访问：{0}',options.url);
	    	}
		}
	});
…
}

 

Connection的这个requestcomplete事件是所有的Ajax请求都必须触发的，所以把它作为总的入口。
另外，用户登录后，其功能的菜单如何来配置呢，因此应用程序是通过一个全局的menu.xml文件来进行功能菜单的管理，同时也包括其功能与URL的配置。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Menus>
	<Items id="SystemSetting" text="系统设置" iconCls="menu-system">
		...
		<Item id="AppRoleView" iconCls="menu-role" text="角色设置">
			<Function id="_AppRoleList" text="查看角色" iconCls="menu-list">
				<url>/system/listAppRole.do</url>
			</Function>
			<Function id="_AppRoleAdd" text="添加角色" iconCls="menu-add">
				<url>/system/listAppRole.do</url>
				<url>/system/saveAppRole.do</url>
			</Function>
			<Function id="_AppRoleEdit" text="编辑角色" iconCls="menu-add">
				<url>/system/listAppRole.do</url>
				<url>/system/saveAppRole.do</url>
			</Function>
			<Function id="_AppRoleDel" text="删除角色" iconCls="menu-del">
				<url>/system/listAppRole.do</url>
				<url>/system/mulDelAppRole.do</url>
			</Function>
			<Function id="_AppRoleGrant" text="授权角色">
				<url>/system/listAppRole.do</url>
				<url>/system/grantAppRole.do</url>
			</Function>
		</Item>
		...
		<Item id="ReportTemplateView" iconCls="menu-report" text="报表管理">
			...
		</Item>
	</Items>
</Menus>

 

这个XML文件会在应用程序启动添加至系统的全局变量中，以“角色”对应“ＵＲＬ”的Map提供数据源来进行。

那么角色对应的URL是如何来构造的，这个相对简单一些，以上的功能及菜单，其均存在一个Id，如角色设置（AppRoleView），添加角色“_AppRoleAdd”。
每个角色就保存这些ID，所以加载这些ID，就有办法把其下的URL全部加载出来，从而形成角色与URL的映射关系。

另外，我们还可以把用户所拥有的权限，通过该用户拥有哪些角色，每个角色包括哪些权限的ID，从而构造出该用户的权限集合。如下所示，当用户登录后，我们把所有的ID集中放在用户的rights字段中，这样就可以通过ID来决定用户是否有权限访问某个功能按钮，从而达到功能级别的控制，如：

 

//加载权限
	Ext.Ajax.request({
			url:__ctxPath+'/system/getCurrentAppUser.do',
			method:'Get',
			success:function(response,options){
				var object=Ext.util.JSON.decode(response.responseText);
				//取得当前登录用户的相关信息，包括权限
				curUserInfo=new UserInfo(object.user.userId,object.user.fullname,object.user.rights);
			}
	});

 以下为user.rights的构造，是在用户登录的时候进行配置实现，为AppUserDaoImpl.java的部分代码

 

public UserDetails loadUserByUsername(final String username)
			throws UsernameNotFoundException, DataAccessException {
		return (UserDetails) getHibernateTemplate().execute(
				new HibernateCallback() {
					public Object doInHibernate(Session session)
							throws HibernateException, SQLException {
						String hql = "from AppUser ap where ap.username=? and ap.delFlag = ?";
						Query query = session.createQuery(hql);
						query.setString(0, username);
						query.setShort(1, Constants.FLAG_UNDELETED);
						AppUser user = null;
						try {
							user = (AppUser) query.uniqueResult();
							if (user != null) {
								Hibernate.initialize(user.getRoles());
								Hibernate.initialize(user.getDepartment());
								
								//进行合并权限的处理
								Set<AppRole> roleSet=user.getRoles();
								Iterator<AppRole> it=roleSet.iterator();
								
								while(it.hasNext()){
									AppRole role=it.next();
									if(role.getRoleId().equals(AppRole.SUPER_ROLEID)){//具有超级权限
										user.getRights().clear();
										user.getRights().add(AppRole.SUPER_RIGHTS);
										break;
									}else{
										if(StringUtils.isNotEmpty(role.getRights())){
											String[]items=role.getRights().split("[,]");
											for(int i=0;i<items.length;i++){
												if(!user.getRights().contains(items[i])){
													user.getRights().add(items[i]);
												}
											}
										}
									}
								}
								
							}
						} catch (Exception ex) {
							logger.warn("user:" + username
									+ " can't not loding rights:"
									+ ex.getMessage());
						}
						return user;
					}
				});
	}

 

而其最终的实现效果可以参见我另一篇博客：

http://man1900.iteye.com/blog/517248