无状态Web应用集成——《跟我学Shiro》

ゝ一纸荒年。 2022-04-11 20:44 263阅读 0赞

在一些环境中，可能需要把Web应用做成无状态的，即服务器端无状态，就是说服务器端不会存储像会话这种东西，而是每次请求时带上相应的用户名进行登录。如一些REST风格的API，如果不使用OAuth2协议，就可以使用如REST+HMAC认证进行访问。HMAC（Hash-based Message Authentication Code）：基于散列的消息认证码，使用一个密钥和一个消息作为输入，生成它们的消息摘要。注意该密钥只有客户端和服务端知道，其他第三方是不知道的。访问时使用该消息摘要进行传播，服务端然后对该消息摘要进行验证。如果只传递用户名+密码的消息摘要，一旦被别人捕获可能会重复使用该摘要进行认证。解决办法如：

1、每次客户端申请一个Token，然后使用该Token进行加密，而该Token是一次性的，即只能用一次；有点类似于OAuth2的Token机制，但是简单些；

2、客户端每次生成一个唯一的Token，然后使用该Token加密，这样服务器端记录下这些Token，如果之前用过就认为是非法请求。

为了简单，本文直接对请求的数据（即全部请求的参数）生成消息摘要，即无法篡改数据，但是可能被别人窃取而能多次调用。解决办法如上所示。

## 服务器端 ##

对于服务器端，不生成会话，而是每次请求时带上用户身份进行认证。

**服务控制器**

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  @RestController  
2.  **public** **class** ServiceController \{  
3.      @RequestMapping("/hello")  
4.      **public** String hello1(String\[\] param1, String param2) \{  
5.          **return** "hello" + param1\[0\] + param1\[1\] + param2;  
6.      \}  
7.  \}

当访问/hello服务时，需要传入param1、param2两个请求参数。

**加密工具类**

com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.codec.HmacSHA256Utils：

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  //使用指定的密码对内容生成消息摘要（散列值）  
2.  **public** **static** String digest(String key, String content);  
3.  //使用指定的密码对整个Map的内容生成消息摘要（散列值）  
4.  **public** **static** String digest(String key, Map<String, ?> map)

对Map生成消息摘要主要用于对客户端/服务器端来回传递的参数生成消息摘要。

**Subject****工厂**

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **class** StatelessDefaultSubjectFactory **extends** DefaultWebSubjectFactory \{  
2.      **public** Subject createSubject(SubjectContext context) \{  
3.          //不创建session  
4.          context.setSessionCreationEnabled(**false**);  
5.          **return** **super**.createSubject(context);  
6.      \}  
7.  \}

通过调用context.setSessionCreationEnabled(false)表示不创建会话；如果之后调用Subject.getSession()将抛出DisabledSessionException异常。

**StatelessAuthcFilter**

类似于FormAuthenticationFilter，但是根据当前请求上下文信息每次请求时都要登录的认证过滤器。

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **class** StatelessAuthcFilter **extends** AccessControlFilter \{  
2.    **protected** **boolean** isAccessAllowed(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) **throws** Exception \{  
3.        **return** **false**;  
4.    \}  
5.    **protected** **boolean** onAccessDenied(ServletRequest request, ServletResponse response) **throws** Exception \{  
6.      //1、客户端生成的消息摘要  
7.      String clientDigest = request.getParameter(Constants.PARAM\_DIGEST);  
8.      //2、客户端传入的用户身份  
9.  String username = request.getParameter(Constants.PARAM\_USERNAME);  
10.     //3、客户端请求的参数列表  
11.     Map<String, String\[\]> params =   
12.       **new** HashMap<String, String\[\]>(request.getParameterMap());  
13.     params.remove(Constants.PARAM\_DIGEST);  
14.     //4、生成无状态Token  
15.     StatelessToken token = **new** StatelessToken(username, params, clientDigest);  
16.     **try** \{  
17.       //5、委托给Realm进行登录  
18.       getSubject(request, response).login(token);  
19.     \} **catch** (Exception e) \{  
20.       e.printStackTrace();  
21.       onLoginFail(response); //6、登录失败  
22.       **return** **false**;  
23.     \}  
24.     **return** **true**;  
25.   \}  
26.   //登录失败时默认返回401状态码  
27.   **private** **void** onLoginFail(ServletResponse response) **throws** IOException \{  
28.     HttpServletResponse httpResponse = (HttpServletResponse) response;  
29.     httpResponse.setStatus(HttpServletResponse.SC\_UNAUTHORIZED);  
30.     httpResponse.getWriter().write("login error");  
31.   \}  
32. \}  
33.

获取客户端传入的用户名、请求参数、消息摘要，生成StatelessToken；然后交给相应的Realm进行认证。

**StatelessToken **

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **class** StatelessToken **implements** AuthenticationToken \{  
2.      **private** String username;  
3.      **private** Map<String, ?> params;  
4.      **private** String clientDigest;  
5.      //省略部分代码  
6.      **public** Object getPrincipal() \{  **return** username;\}  
7.      **public** Object getCredentials() \{  **return** clientDigest;\}  
8.  \}

用户身份即用户名；凭证即客户端传入的消息摘要。

**StatelessRealm**

用于认证的Realm。

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **class** StatelessRealm **extends** AuthorizingRealm \{  
2.      **public** **boolean** supports(AuthenticationToken token) \{  
3.          //仅支持StatelessToken类型的Token  
4.          **return** token **instanceof** StatelessToken;  
5.      \}  
6.      **protected** AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) \{  
7.          //根据用户名查找角色，请根据需求实现  
8.          String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();  
9.          SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo =  **new** SimpleAuthorizationInfo();  
10.         authorizationInfo.addRole("admin");  
11.         **return** authorizationInfo;  
12.     \}  
13.     **protected** AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) **throws** AuthenticationException \{  
14.         StatelessToken statelessToken = (StatelessToken) token;  
15.         String username = statelessToken.getUsername();  
16.         String key = getKey(username);//根据用户名获取密钥（和客户端的一样）  
17.         //在服务器端生成客户端参数消息摘要  
18.         String serverDigest = HmacSHA256Utils.digest(key, statelessToken.getParams());  
19.         //然后进行客户端消息摘要和服务器端消息摘要的匹配  
20.         **return** **new** SimpleAuthenticationInfo(  
21.                 username,  
22.                 serverDigest,  
23.                 getName());  
24.     \}  
25.       
26.     **private** String getKey(String username) \{ //得到密钥，此处硬编码一个  
27.         **if**("admin".equals(username)) \{  
28.             **return** "dadadswdewq2ewdwqdwadsadasd";  
29.         \}  
30.         **return** **null**;  
31.     \}  
32. \}

此处首先根据客户端传入的用户名获取相应的密钥，然后使用密钥对请求参数生成服务器端的消息摘要；然后与客户端的消息摘要进行匹配；如果匹配说明是合法客户端传入的；否则是非法的。这种方式是有漏洞的，一旦别人获取到该请求，可以重复请求；可以考虑之前介绍的解决方案。

**Spring****配置——****spring-config-shiro.xml**

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.    
2.  <bean id="statelessRealm"   
3.    **class**="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.realm.StatelessRealm">  
4.      <property name="cachingEnabled" value="false"/>  
5.  </bean>  
6.    
7.  <bean id="subjectFactory"   
8.    **class**="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.mgt.StatelessDefaultSubjectFactory"/>  
9.    
10. <bean id="sessionManager" **class**="org.apache.shiro.session.mgt.DefaultSessionManager">  
11.     <property name="sessionValidationSchedulerEnabled" value="false"/>  
12. </bean>  
13.   
14. <bean id="securityManager" **class**="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">  
15.     <property name="realm" ref="statelessRealm"/>  
16.     <property name="subjectDAO.sessionStorageEvaluator.sessionStorageEnabled"  
17.       value="false"/>  
18.     <property name="subjectFactory" ref="subjectFactory"/>  
19.     <property name="sessionManager" ref="sessionManager"/>  
20. </bean>  
21.   
22. <bean **class**="org.springframework.beans.factory.config.MethodInvokingFactoryBean">  
23.     <property name="staticMethod"   
24.       value="org.apache.shiro.SecurityUtils.setSecurityManager"/>  
25.     <property name="arguments" ref="securityManager"/>  
26. </bean>

sessionManager通过sessionValidationSchedulerEnabled禁用掉会话调度器，因为我们禁用掉了会话，所以没必要再定期过期会话了。

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  <bean id="statelessAuthcFilter"   
2.      **class**="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.filter.StatelessAuthcFilter"/>

每次请求进行认证的拦截器。

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.    
2.  <bean id="shiroFilter" **class**="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">  
3.      <property name="securityManager" ref="securityManager"/>  
4.      <property name="filters">  
5.          <util:map>  
6.              <entry key="statelessAuthc" value-ref="statelessAuthcFilter"/>  
7.          </util:map>  
8.      </property>  
9.      <property name="filterChainDefinitions">  
10.         <value>  
11.             /\*\*=statelessAuthc  
12.         </value>  
13.     </property>  
14. </bean>

所有请求都将走statelessAuthc拦截器进行认证。

其他配置请参考源代码。

SpringMVC学习请参考：

5分钟构建spring web mvc REST风格HelloWorld

[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/1996071][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_1996071]

跟我学SpringMVC

[http://www.iteye.com/blogs/subjects/kaitao-springmvc][http_www.iteye.com_blogs_subjects_kaitao-springmvc]

## 客户端 ##

此处使用SpringMVC提供的RestTemplate进行测试。请参考如下文章进行学习：

Spring MVC测试框架详解——客户端测试

[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2007180][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2007180]

Spring MVC测试框架详解——服务端测试

[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2004660][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2004660]

此处为了方便，使用内嵌jetty服务器启动服务端：

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **class** ClientTest \{  
2.      **private** **static** Server server;  
3.      **private** RestTemplate restTemplate = **new** RestTemplate();  
4.      @BeforeClass  
5.      **public** **static** **void** beforeClass() **throws** Exception \{  
6.          //创建一个server  
7.          server = **new** Server(8080);  
8.          WebAppContext context = **new** WebAppContext();  
9.          String webapp = "shiro-example-chapter20/src/main/webapp";  
10.         context.setDescriptor(webapp + "/WEB-INF/web.xml");  //指定web.xml配置文件  
11.         context.setResourceBase(webapp);  //指定webapp目录  
12.         context.setContextPath("/");  
13.         context.setParentLoaderPriority(**true**);  
14.         server.setHandler(context);  
15.         server.start();  
16.     \}  
17.     @AfterClass  
18.     **public** **static** **void** afterClass() **throws** Exception \{  
19.         server.stop(); //当测试结束时停止服务器  
20.     \}  
21. \}

在整个测试开始之前开启服务器，整个测试结束时关闭服务器。

**测试成功情况 **

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  @Test  
2.  **public** **void** testServiceHelloSuccess() \{  
3.      String username = "admin";  
4.      String param11 = "param11";  
5.      String param12 = "param12";  
6.      String param2 = "param2";  
7.      String key = "dadadswdewq2ewdwqdwadsadasd";  
8.      MultiValueMap<String, String> params = **new** LinkedMultiValueMap<String, String>();  
9.      params.add(Constants.PARAM\_USERNAME, username);  
10.     params.add("param1", param11);  
11.     params.add("param1", param12);  
12.     params.add("param2", param2);  
13.     params.add(Constants.PARAM\_DIGEST, HmacSHA256Utils.digest(key, params));  
14.     String url = UriComponentsBuilder  
15.             .fromHttpUrl("http://localhost:8080/hello")  
16.             .queryParams(params).build().toUriString();  
17.      ResponseEntity responseEntity = restTemplate.getForEntity(url, String.**class**);  
18.     Assert.assertEquals("hello" + param11 + param12 + param2, responseEntity.getBody());  
19. \}

对请求参数生成消息摘要后带到参数中传递给服务器端，服务器端验证通过后访问相应服务，然后返回数据。

**测试失败情况 **

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  @Test  
2.  **public** **void** testServiceHelloFail() \{  
3.      String username = "admin";  
4.      String param11 = "param11";  
5.      String param12 = "param12";  
6.      String param2 = "param2";  
7.      String key = "dadadswdewq2ewdwqdwadsadasd";  
8.      MultiValueMap<String, String> params = **new** LinkedMultiValueMap<String, String>();  
9.      params.add(Constants.PARAM\_USERNAME, username);  
10.     params.add("param1", param11);  
11.     params.add("param1", param12);  
12.     params.add("param2", param2);  
13.     params.add(Constants.PARAM\_DIGEST, HmacSHA256Utils.digest(key, params));  
14.     params.set("param2", param2 + "1");  
15.   
16.     String url = UriComponentsBuilder  
17.             .fromHttpUrl("http://localhost:8080/hello")  
18.             .queryParams(params).build().toUriString();  
19.     **try** \{  
20.         ResponseEntity responseEntity = restTemplate.getForEntity(url, String.**class**);  
21.     \} **catch** (HttpClientErrorException e) \{  
22.         Assert.assertEquals(HttpStatus.UNAUTHORIZED, e.getStatusCode());  
23.         Assert.assertEquals("login error", e.getResponseBodyAsString());  
24.     \}  
25. \}

在生成请求参数消息摘要后，篡改了参数内容，服务器端接收后进行重新生成消息摘要发现不一样，报401错误状态码。

到此，整个测试完成了，需要注意的是，为了安全性，请考虑本文开始介绍的相应解决方案。

**SpringMVC****相关知识请参考**

5分钟构建spring web mvc REST风格HelloWorld

[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/1996071][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_1996071]

跟我学SpringMVC

[http://www.iteye.com/blogs/subjects/kaitao-springmvc][http_www.iteye.com_blogs_subjects_kaitao-springmvc]

Spring MVC测试框架详解——客户端测试

[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2007180][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2007180]

Spring MVC测试框架详解——服务端测试

[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2004660][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2004660]

示例源代码：[https://github.com/zhangkaitao/shiro-example][https_github.com_zhangkaitao_shiro-example]；可加群 231889722 探讨Spring/Shiro技术。

[icon_star.png]: /images/20220412/3d75c8331de143acabd0f683fd589874.png
[http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_1996071]: http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/1996071
[http_www.iteye.com_blogs_subjects_kaitao-springmvc]: http://www.iteye.com/blogs/subjects/kaitao-springmvc
[http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2007180]: http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2007180
[http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2004660]: http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2004660
[https_github.com_zhangkaitao_shiro-example]: https://github.com/zhangkaitao/shiro-example