實現(xiàn)基于Spring框架應(yīng)用的權(quán)限控制系統(tǒng)

摘 要 Spring框架是一個優(yōu)秀的多層J2EE系統(tǒng)框架，Spring本身沒有提供對系統(tǒng)的安全性支持。Acegi是基于Spring IOC 和 AOP機制實現(xiàn)的一個安全框架。本文探討了Acegi安全框架中各部件之間的交互，并通過擴展Acegi數(shù)據(jù)庫設(shè)計來實現(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，計算機網(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，并對在Spring框架中使用Acegi實現(xiàn)安全用戶認(rèn)證和資源授權(quán)控制進行了較深入的研究和擴展，同時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)的一個優(yōu)秀的多層J2EE系統(tǒng)框架，它為企業(yè)級應(yīng)用提供了一個非常輕量級的解決方案，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)計模式，即IoC模式。IoC模式進一步降低了類之間的耦合度，并且改變了傳統(tǒng)的對象的創(chuàng)建方法，實現(xiàn)了一種配置式的對象管理方式，Spring框架中由IoC容器負(fù)責(zé)配置性的對象的管理。IoC模式極大的提高了系統(tǒng)開發(fā)與維護的靈活性。

　　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)的垂直切面對問題進行關(guān)注，對于系統(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)級服務(wù)時，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)級的代碼。AOP為解決系統(tǒng)級服務(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安全框架為實現(xiàn)基于Spring框架的WEB應(yīng)用的安全控制提供了一個很好的解決方案。Acegi本身就是利用Spring提供的IoC和AOP機制實現(xiàn)的一個安全框架，它將安全性服務(wù)作為J2EE平臺中的系統(tǒng)級服務(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現(xiàn)安全控制。

　　Acegi安全框架主要由安全管理對象、攔截器以及安全控制管理組件組成。安全管理對象是系統(tǒng)可以進行安全控制的實體，Acegi框架主要支持方法和URL請求兩類安全管理對象；攔截器是Acegi中的重要部件，用來實現(xiàn)安全控制請求的攔截，針對不同的安全管理對象的安全控制請求使用不同的攔截器進行攔截；安全控制管理部件是實際實現(xiàn)各種安全控制的組件，對被攔截器攔截的請求進行安全管理與控制，主要組件包括實現(xiàn)用戶身份認(rèn)證的AuthenticationManager、實現(xiàn)用戶授權(quán)的AccessDecisionManager 以及實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換的RunAsManager。安全管理對象、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，需要明確進行安全控制的對象，可為業(yè)務(wù)方法和URL資源。

　　其次，需要進一步明確，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)庫設(shè)計

　　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。由于在實際應(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際應(yīng)用需求的。然而，Acegi本身對權(quán)限表的設(shè)計非常簡單，users表{username，password，enabled} 和authorities表{username，authority}，這樣簡單的設(shè)計肯定無法適用復(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，一個用戶擁有多個角色，一個角色擁有多個相應(yīng)的權(quán)限，這樣就更靈活地支持安全策略。

　　同時，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，一個權(quán)限可以對應(yīng)多個資源。具體的數(shù)據(jù)庫設(shè)計見圖2。

圖1 安全管理對象，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)庫設(shè)計 3、認(rèn)證管理器，授權(quán)管理器的配置 　　實現(xiàn)系統(tǒng)的安全控制，首先需要對系統(tǒng)的安全管理器和授權(quán)管理器進行配置，系統(tǒng)進行認(rèn)證和授權(quán)需要獲取安全信息，Acegi本身提供了對認(rèn)證信息的獲取機制，在實現(xiàn)認(rèn)證與授權(quán)過程中，系統(tǒng)將主動根據(jù)配制信息和相應(yīng)的信息解釋安全信息的讀取。圖3給出了一個將用戶安全信息存儲在數(shù)據(jù)庫中的認(rèn)證管理器的配置示意圖。 　　對應(yīng)于圖示的XML配置文件的代碼如下： /* 配置數(shù)據(jù)庫datasource 和Acegi 的 jdbcDao */ ＜bean id=”dataSource” class=”org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource”＞ 　＜property name=”driverClassName”＞ 　�。紇alue＞${jdbc.driverClassName}＜/value＞ �。�/property＞ 　＜property name=”url”＞ 　�。紇alue＞${jdbc.url}＜/value＞ �。�/property＞ 圖3 認(rèn)證管理器配制示意圖 ＜property name=”username”＞ �。紇alue＞${jdbc.username}＜/value＞ ＜/property＞ ＜property name=”password”＞ 　＜value＞${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”/＞ /*配置緩存有效時間*/ ＜bean id=”userCache” class=”org.acegiSecurity. providers. dao.cache.EhCacheBasedUserCache”＞ 　…//這里對緩存有效時間進行設(shè)置 ＜/bean＞ /*配置daoAuthenticationProvider*/ ＜bean id=”daoAuthenticationProvider”  class=”org.acegisecurity.providers.dao.DaoAuthenticationProvider”＞ 　＜property name=”authenticationDao”＞ 　�。紃ef 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。不同的安全管理對象需要使用不同的安全攔截器。對于方法級的安全認(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實現(xiàn)的，而FilterSecurityInterceptor攔截器是借助于Servlet Filter 實現(xiàn)的。本文以URL資源請求的安全攔截器為例說明配置情況。 　　由于URL資源請求安全攔截是借助于過濾器進行的。因此首先要配置Acegi Servlet過濾器。過濾器類似于AOP Around裝備，實現(xiàn)在web資源調(diào)用前后進行的一些操作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)不需要使用某個過濾器時，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＞ �。糵ilter-class＞org.acegisecurity.util.FilterToBeanProxy＜/filter-class＞ 　＜init-param＞ 　�。紁aram-name＞targetClass＜/param-name＞ 　　＜param-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=””＞ �。紁roperty name=”filterSecurityInterceptor”＞ 　�。紃ef bean=”filterInvocationInteceptor”/＞ �。�/property＞ 　＜property name=”authenticationEntryPoint”＞ 　�。紃ef bean=”authenticationProcessingFilterEntryPoint”/＞ �。�/property＞ 　　以上代碼是SecurityEnforcementFilter的配置，該過濾器對用戶是否有權(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，需要對攔截器FilterSecurityInterceptor進行配置， ＜bean id=”filterInvocationInterceptor” Class=””＞ �。紁roperty name=”authenuserCacheticationManager”>1 　＜property name=”accessDecisionManager”＞ �。紁roperty name=”objectDefinitionSource”＞ 　　＜ref 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的URL資源，其中引用了一個本地對象filterObjectDefinitionSource。filterObjectDefinitionSource類從數(shù)據(jù)庫中讀取需要保護的URL安全信息，它擴展了PathBasedFilterInvocationDefinition Map類。 同樣，實現(xiàn)了另外一個methodObjectDefinitionSource類從數(shù)據(jù)庫中讀取需要保護的FUNCTION資源，它擴展了MethodDefinitionMap類。限于篇幅，在這里就不列出具體實現(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Spring應(yīng)用安全的支持，然而 Acegi本身提供的實例并不能滿足大規(guī)模的復(fù)雜的權(quán)限需求，本文通過擴展Acegi的數(shù)據(jù)庫設(shè)計即可滿足復(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，還有待進一步研究。