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Spring Security优劣之我见
拜读了Spring Security相关帖子和Spring Security参考文档。现将我理解的Spring Security写下来和大家共享。
本文目的是从Spring Security能够提供的功能、以及基本原理角度分析,并不深入到如何编码。然后反过来,审查我们的软件系统需要哪些权限控制。进而评审Spring Security的适用性。
本文力求文字简单,概念也简单。
--------------------------------------------------------------
文章大纲:
Spring Security 如何控制权限
概要
与WEB系统的集成
控制内容
细粒度权限控制
我们理想中的权限管理
客户对权限管理的需求
开发中遇到的难点
我们理想的权限管理
Spring Security的评价
优点
缺点
--------------------------------------------------------------
Spring Security如何控制权限
概要
Spring使用由Filter组成的Chain,来判断权限。如下图所示:
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Spring预定义了很多out-of-boxed filter供开发者直接使用。
每个Filter一般情况下(有些Filter是abstract的),都和配置文件的一个元素(有的情况下可能是属性)对应。
比如:AUTHENTICATION_PROCESSING_FILTER,对应配置文件里面的:http/form-login元素。
如果Spring提供的Filter不能满足系统的权限功能,开发者可以自定义Filter,然后把Filter放在某个Filter Chain的某个位置。可以替换掉原有Filter Chain的某个Filter,也可以放在某个Filter之前或者之后。
总之,Spring Security采用Filter Chain模式判断权限,Spring提供了一些Filter,也支持开发者自定义Filter。
与WEB系统的集成
使用Java EE的Filter(非Spring的Filter)机制,将需要权限判断的url,“牵引”给Spring的Filter Chain即可。
一般情况下,将所有的url都引入Filter Chain。当然也可以在web.xml配置需要权限判断的url(配置filter-mapping/url-pattern)。Spring的配置文件也支持过滤掉不需要权限判断的url(配置http/intercept-url元素)。
控制内容
Spring Security提供了如下内容的控制:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->url;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->bean method;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->http session。
url:可以分为需要权限判断的url,不需要权限判断的url,登录表单url。通过我对spring相关帖子和参考文档的阅读,需要权限判断的url。仅限于做角色判断,就是说判断当前用户是否具有指定的角色。
bean method:Spring支持对Service layer method做权限判断。通过我对spring相关帖子和参考文档的阅读,也仅限于做角色判断。配置方式有2种:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->写在Java源代码里面,如:@Secured("ROLE_TELLER")(该方法只有具有TELLER角色的用户能够访问,否则抛出异常);
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->写在配置文件里面,如:<protect method="set*" access="ROLE_ADMIN" />(该bean的所有set方法,只有具有ADMIN角色的用户能够访问,否则抛出异常)。
http session:控制一个用户名是否能重复登录,以及重复登录次数,并非重试密码次数。
另外,Spring Security还提供了如下一些功能:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->remember me,记住我;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->form-login登录控制;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->多种身份认证功能;
<!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->用户密码加密和“salt”功能;
<!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->http协议控制;
<!--[if !supportLists]-->6. <!--[endif]-->访问端口控制;
<!--[if !supportLists]-->7. <!--[endif]-->Pre-Invocation & After-Invocation。
remember me,记住我:还记得浏览器采用cookie记住用户名和密码自动登录吗?好像就是这个(不知道我理解错了没有,应该没有。只是我不大敢相信)。使用这个功能,开发者在登录页面,使用spring自定义的标签。
form-login登录控制:有些页面不允许匿名访问,那么当匿名访问这些页面的时候,将弹出(或者转到)form-login窗口(或者页面)。这里又牵引出2个问题:1,输入用户名和密码后怎样验证;2,密码是否需要加密,怎么加密。
多种身份认证功能:Spring提供了丰富的用户身份认证功能。身份认证是什么意思?比如您告诉我“我是神仙”。那么我会问您“凭什么证明您是神仙”。这就是身份认证。认证手段一般是保存到数据库表的用户名/密码,usb key,ldap等。一般情况下,我们都使用用户名/密码的。
用户密码加密和“salt”功能:密码采用md5,还是sha加密算法。如果我们对密码加密的时候,不想仅仅对密码加密,还想把用户名和密码放在一起加密做为加密后的密码。那么使用salt吧。salt支持也读取用户的其他属性,不仅是用户名。
http协议控制:哪些url,必须采用https访问呢?哪些url必须采用http访问呢?哪些又两者都可以呢?通过这个配置。
访问端口控制:类似http协议控制,控制url和访问端口之间的关系。
Pre-Invocation & After-Invocation:在方法调用之前做权限判断,还是方法调用之后做权限判断呢?一般情况下是之前调用。也有情况下是之后调用。具体例子可以看官方文档(22.3小节)。
细粒度权限控制
由上面分析,我们看到url、method的权限判断,都仅限于用户角色权限判断。事实上Spring使用投票(Voter)机制,来做权限判断。用户角色权限也是一种投票。
投票这个词,听起来不容易懂。举例:董事会开会,各个股东投票以表决决议是否通过。Spring的角色投票器,只会投出一票。我们平时所说的投票至少要2张票吧,一张还叫什么投票。Spring的投票有3种结果:允许、拒绝和弃权。弃权?真的有点晕。呵呵,这种情况下还弃权。
那么投票器,如何集成到Spring的Filter里面呢?
Spring的Filter一般都由一个Manager支撑着。比如accessDecisionManager,可以由RoleVoter和BasicAclEntryVoter提供投票。accessDecisionManager根据RoleVoter,BasicAclEntryVoter投票结果,做出决策判断。
细粒度(数据级)的权限控制,Spring Security提供了一种模型以及相关实现。下面我简要说说这个模型。
举例:张三授权查询华北区域客户资料,李四授权查询华南区域客户资料。那么,首先会对所有客户记录做个标示(相当于取个id),然后在acl-entry表给张三授权华北所有客户访问权限;给李四华南区域所有客户权限。表记录大致是这样的:
访问用户 |
被访问数据 |
授权操作 |
张三 |
华北电力客户1 |
读取 |
张三 |
华北电力客户2 |
读取 |
李四 |
华南电力客户1 |
读取 |
… |
… |
… |
这个模型的缺点是非常明显的:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->和业务数据绑定死了,业务数据的增/删,需要维护该权限表;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->在大数据量的情况下,系统效率低下。
因此,开发者需要自己书写投票器了。
我们理想中的权限管理
客户对权限管理的需求
这里是指我们服务的最终用户,而不是软件开发者。客户对权限管理的需求,大体可以概括如下:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->自主灵活地管理角色、角色权限,并将角色赋予系统相关用户;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->数据安全。系统展现数据是满足权限的,在系统内部搜索数据也必须在相应权限访问内,对系统数据进行增加、修改、删除必须是满足权限的;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->没有功能的按钮、菜单、数据等等,就不要在界面上出现了。
开发中遇到的难点
管理用户、角色、权限,以及三者之间的关系,这种典型的RBAC模型,非常容易,没有任何困难。
困难的是,数据级权限控制。这是和业务直接挂钩的,最复杂,而且会经常因为客户需求表达不到位、开发人员需求理解不到位、系统框架库表结构发生变化,而不断变化的。
这种变化,不仅需要编码,而且还需要重新测试。甚至这种变化会波及到其他模块,甚至整个系统。
系统开发经历几次变化下来,代码里面散布着if/else,散布着sql语句。导致bad smell。
我们理想的权限管理
我们期望的权限管理,应该具有这么几个特性:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->能实现角色级权限;能实现数据级权限;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->简单、易操作,能够应对各种需求;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->应对需求变更能力强;
<!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->最好有相关界面,比如权限管理界面、角色管理界面,角色和权限关系维护界面,用户和角色关系维护界面。如果没有界面,也是可以接受的。毕竟这些页面需要最终用户来使用,不同用户对系统的界面要求不同。因此我们并不期望统一的管理界面。
Spring Security的评价
在Spring Security世界里,可以区分出哪些资源可以匿名访问,哪些需要角色权限,又是哪个页面提供登录功能;怎样进行用户身份认证,用户的密码如何加密。哪些资源必须使用https协议,资源和访问端口有怎样的对应关系。
下面就优点和缺点对Spring Security进行点评。
优点
总体说来Spring Security具有以下几个优点:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->提供了一套权限框架,这套框架是可行的;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->提供了很多用户身份认证功能,可以节约大量开发工作;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->提供了角色判断功能,这点既是优点又是缺点;
<!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->提供了form-login、remember me等控制。
其中2、4两点,对于我们中国开发者(我对国外系统不大了解),可用性并不大。我们的系统大多采用用户名/密码身份认证模式,大多公司都有可复用代码。form-login、remember me等这些功能,并不是难以开发,而且可用之处也并不多。
缺点
我个人认为Spring Security存在以下几个硬伤:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->角色被“编码”到配置文件和源文件,这样最终用户就不能创建角色了。但最终用户期望自己来控制角色。因为在项目实施过程中,客户可能并不能确定有哪些角色,以及角色怎么分配给系统用户。角色大多需要等到系统上线后,才能确定。这些编码有:
<!--[if !supportLists]-->a) <!--[endif]-->url的权限控制,<intercept-url pattern="/**" access="ROLE_USER" />;
<!--[if !supportLists]-->b) <!--[endif]-->java方法的权限控制,@Secured("IS_AUTHENTICATED_ANONYMOUSLY");
<!--[if !supportLists]-->c) <!--[endif]-->java方法的权限控制,<protect method="set*" access="ROLE_ADMIN" />;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->RBCA这种被广泛运用的模型,没有在Spring Security体现出来;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->Spring Security没有提供好的细粒度(数据级)权限方案,提供的缺省实现维护工作量大,在大数据量情况下,几乎不可用;
<!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->Spring Security对于用户、角色、权限之间的关系,没有提供任何一种维护界面。不过从Spring Security角度看,确实没有必要有界面。角色创建、角色和权限直接的关系,都被“编码”到配置文件和源文件了;
<!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->Spring Security学习难度大,配置文件还是很多。我承认有很多高手,但我们也看到有很多新人加入软件开发领域。付出如此大的学习代价,获得这么一点点好处,个人觉得并不值得。
附言:
本人在JavaEye创建“权限管理”圈子快2周了,吸引不少网友进来。我感到很高兴,也很荣幸。由于Spring Security运用范围还是比较广的,所以我打算好好学习一下,把学习经验和大家分享一下。
欢迎大家加入“权限管理”圈子讨论,探讨对权限管理的认识、看法、建议等等。
http://accessmanager.group.iteye.com/
评论
这个也好解决。我现在自己做的一套方案 页面现实控制得还算灵活,想隐藏也好,禁用也罢都可以,在保护方法方面也是延续spring security 的思想,,,自己写个标注,,然后再去读标注的信息,想怎么做就怎么做。。我看上面各位所说的灵活性 是应该支持的,,我们可以基于spring security 去改他的实现,也可以延用他的思想做自己的东西,,,其中过滤器还是核心。。。。只要过滤到请求了,你想怎么验证都你自己说了算。。。。
在数据权限方面我没什么思路暂时,不知各位有实现的可否交流一下。。
如果一个技术方案,你不能在一张图上把它说清楚.
那么最好不要用它.
以后会陷进去的,拔不出来了就.
org.springframework.security.intercept.web.FilterInvocationDefinitionSource类进行URL等权限控制,只要做一些简单配置就行了啊,强烈建议文章Spring Security 2 配置精讲。。。
您说的,我前面回复已经知道了。
不过,您看:相当于我们这些开发者把数据写到数据库,然后呢实现一个类。
Spring Secuirty在这方面唯一做的事情,就是自动帮我们验证功能权限。
因此,不妨列列我们开发人员需要的工作:
1,设计库表(这不是难事);
2,维护这些库表 的 前台界面,后台程序;
3,实现 FilterInvocationDefinitionSource 类;
4,将这个配置到Spring Security。
然后,在需要验证的地方,Spring Security帮我们自动验证。
这方面,Spring Security帮我们做的事情也太少了。
如果,不使用Spring Security。我们就缺一个自动拦截验证的功能。事实上,写个Filter,添加到web.xml,实现url自动功能验证,并不是难事。
org.springframework.security.intercept.web.FilterInvocationDefinitionSource类进行URL等权限控制,只要做一些简单配置就行了啊,强烈建议文章Spring Security 2 配置精讲。。。
不过在对URL,Method进行权限控制的时候,如果登录者对自己的资源进行了修改,并且写入了缓存中. 这样缓存中就是登录者最新的用户权限信息.
那么URL与Method拦截器在对正在访问的URL与Method与缓存中存储的信息进行匹配 的时候,也得到了相关权限.但是SecrutiyContextHolder..getContext中的上下文验证信息确没有实时更新.因此导致决策管理器不会通过.
那么我想问大家都是怎样来完成缓存与上下文中的信息的一致的?
我的处理方式是:让UserDetailService的实现类从缓存中取得缓存中的权限信息,但是这只是在登录后的第一次存储上下文信息,如果修改了某个角色及资源信息后,修改了缓存是否同时要更新上下文信息
如果更新是怎样更新的?是再次调用UserDetailService实现类LoadUserNameByName()吗?还是通过其它的?
我是在ObjectDefitionSource中重新读取了一次,大家是怎么处理的啊?
a) url的权限控制,<intercept-url pattern="/**" access="ROLE_USER" />;
b) java方法的权限控制,@Secured("IS_AUTHENTICATED_ANONYMOUSLY");
c) java方法的权限控制,<protect method="set*" access="ROLE_ADMIN" />;
这个是可以从数据库里读取的,当维护后可以刷新cach
(呵呵,我竟然给OES做宣传了)
通用的这种权限确实有难度,相信很多开发者都想过这种事情。我们团队并不会比大家聪明多少,我们只是认准了这个,敢于付出时间,持之以恒,搞了4年多了。
至于,metadmin模型的简陋,比不上Spring Security。我更倾向于用实例说话。目前我们实施的案例,都能通过metadmin 设计器把权限逻辑表达出来,然后在应用程序里面调用API达到控制目的。
metadmin模型,和XACML有些类似,都采用策略模式。metadmin提出了“用户分类”和“资源分类”概念。
采用API侵入模式,确实有待改进。但,我们也应该看到,需要提供API调用模式。因为权限判断不应该仅仅是URL, BEAN-METHOD控制。
让我们在回到Spring Security上面来吧。
没有这个框架之前,困扰开发者的不是“需要在哪里插入权限判断”,而是“判断逻辑的编写和变更”。
因为,我认为Spring Security,解决了不是困扰我们的问题,而避开了困扰问题。另外,增加了一个额外负担:学习曲线高,配置文件比较多(虽然spring security2做了大量精简)。
不瞒您说:我们几年前开发的权限模式,和Spring Security类似,采用filter模式。不过我们当时开发出很多可复用的out-of-box插件,配置配置就能满足70%左右的细粒度权限需求(包括做决策权限和查询权限)。
不过,我们还是否决了这个方案,因为需要这么多配置。我们团队不想把开发者从“编程”转移“XML配置”。
楼主的产品在我看来还非常初级和简陋,和Spring Security相比还相差甚远,对于我们来说,基本上也不会采用你的API进行业务领域的编程。
Spring Security的优点在于它解决了Web领域的一些简单的权限问题,但不是所有的问题,因为它的基础模型比较简单,正如之前所说的,基本上以5张表作为它的模型基础,所以它能够实现的所有功能也全部都是基于这样的模型之上的。说到生产效率,Spring Security对使用Spring作为IoC容器的J2EE程序来说,是一种比较优秀的选择,因为它能够可插拔的提供许多权限方面的功能。
1,解决一项难题;或者
2,提高生产效率。
我想请教各位几个问题:
1,Spring Security解决了哪些难题呢?
2,Spring Security在哪些方面提高了生产效率呢?
之前,我们也提出过几套可插拔方案,但都被否决了。
说到可插拔,大家想到的肯定是:AOP和Filter。
Spring本身就是个容器,在AOP方面具有优势。
Metadmin目前还不打算采用这种方式,我们将继续探索更好的方式。
因为,我们不假定用户将使用aop技术做开发,也不假定只运行在web系统里面。
我们期望的特性是:
1,不管开发者使用什么框架,什么技术(AOP OR NOT AOP),都能使用;
2,尽量减少开发者配置工作量,学习难度。
可插拔,我们可欲,目前还不急求。
如果大家有好的可插拔方案,还请赐教。
这个框架只能解决一些简单问题,复杂的问题可以通过自己实现其中的接口来实现,但成本太高,不值得,还不如就事论事的自己解决实际问题。
spring security的ACL授权(访问控制列表)这块没涉及
但我觉得它自带的标签库有问题:<security:authorize ifAllGranted="ROLE_admin">xx</security:authorize>
这样就把角色写死在页面里了,我觉得更好的做法是
<security:authorize ifAllGranted="/xx.do">xx</security:authorize>,即声明这个被保护的页面元素对应了哪个资源,至于这个资源需要哪个角色标签库程序是很容易获得的,进而计算是否有权查看。
问题是ROLE就很多了。有些ROLE不能预设,比如,突然来了个 “南京纪检组”,必须动态的加的。
URL,METHOD,ROLE,Resource等等这些,通常情况下是固定的,也就是说:很少会有变动,即使变动,数据量也比较小,可以考虑存储在Cache中,如果有变动的话,重新添加进CACHE或刷新cache即可。
还有secutity标签,本身留有接口,可以自己重新实现.
我说的是xx.do能表示的东西相当有限,并且不那么直观。
问个问题:假如有编辑按钮南京纪检组可见,删除按钮扬州不可见,添加意见按钮江苏可见?
是否ifAllGranted="/xx.do"里面设置?不管ifAllGranted是什么,它总要等于某个东西吧。不可能是ROLE_USER之类的所有用户统称吧。
按我的习惯就会用el表达式:${button_edit}${button_delete}${button_comment}照写,其他权限逻辑放在某个ACL Voter里,而真正个过滤规则写在脚本或者由图形界面管理了,过滤完成之后只要request.setAttribute将按钮代码设进去,不显示的按钮就留空或者占位符,按钮代码也是在某个地方配置。页面上就没有ifAllGranted.
但我觉得它自带的标签库有问题:<security:authorize ifAllGranted="ROLE_admin">xx</security:authorize>
这样就把角色写死在页面里了,我觉得更好的做法是
<security:authorize ifAllGranted="/xx.do">xx</security:authorize>,即声明这个被保护的页面元素对应了哪个资源,至于这个资源需要哪个角色标签库程序是很容易获得的,进而计算是否有权查看。
问题是ROLE就很多了。有些ROLE不能预设,比如,突然来了个 “南京纪检组”,必须动态的加的。
URL,METHOD,ROLE,Resource等等这些,通常情况下是固定的,也就是说:很少会有变动,即使变动,数据量也比较小,可以考虑存储在Cache中,如果有变动的话,重新添加进CACHE或刷新cache即可。
还有secutity标签,本身留有接口,可以自己重新实现.
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