Shiro学习（20）无状态Web应用集成

拼搏现实的明天。 2022-07-26 05:26 229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

@RestController  
    public class ServiceController {   
        @RequestMapping("/hello")  
        public String hello1(String[] param1, String param2) {  
            return "hello" + param1[0] + param1[1] + param2;  
        }  
    }

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

//使用指定的密码对内容生成消息摘要（散列值） 
    public static String digest(String key, String content);  
    //使用指定的密码对整个Map的内容生成消息摘要（散列值） 
    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

public class StatelessDefaultSubjectFactory extends DefaultWebSubjectFactory {   
        public Subject createSubject(SubjectContext context) {  
            //不创建session 
            context.setSessionCreationEnabled(false);  
            return super.createSubject(context);  
        }  
    }

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

public class StatelessAuthcFilter extends AccessControlFilter {   
      protected boolean isAccessAllowed(ServletRequest request, ServletResponse response, Object mappedValue) throws Exception {  
          return false;  
      }  
      protected boolean onAccessDenied(ServletRequest request, ServletResponse response) throws Exception {  
        //1、客户端生成的消息摘要 
        String clientDigest = request.getParameter(Constants.PARAM_DIGEST);  
        //2、客户端传入的用户身份 
    String username = request.getParameter(Constants.PARAM_USERNAME);  
        //3、客户端请求的参数列表 
        Map<String, String[]> params =   
          new HashMap<String, String[]>(request.getParameterMap());  
        params.remove(Constants.PARAM_DIGEST);  
        //4、生成无状态Token 
        StatelessToken token = new StatelessToken(username, params, clientDigest);  
        try {  
          //5、委托给Realm进行登录 
          getSubject(request, response).login(token);  
        } catch (Exception e) {  
          e.printStackTrace();  
          onLoginFail(response); //6、登录失败 
          return false;  
        }  
        return true;  
      }  
      //登录失败时默认返回401状态码 
      private void onLoginFail(ServletResponse response) throws IOException {  
        HttpServletResponse httpResponse = (HttpServletResponse) response;  
        httpResponse.setStatus(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED);  
        httpResponse.getWriter().write("login error");  
      }  
    }

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

public class StatelessToken implements AuthenticationToken {   
        private String username;  
        private Map<String, ?> params;  
        private String clientDigest;  
        //省略部分代码 
        public Object getPrincipal() {  return username;}  
        public Object getCredentials() {  return clientDigest;}  
    }

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。

public class StatelessRealm extends AuthorizingRealm {   
        public boolean supports(AuthenticationToken token) {  
            //仅支持StatelessToken类型的Token 
            return token instanceof StatelessToken;  
        }  
        protected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {  
            //根据用户名查找角色，请根据需求实现 
            String username = (String) principals.getPrimaryPrincipal();  
            SimpleAuthorizationInfo authorizationInfo =  new SimpleAuthorizationInfo();  
            authorizationInfo.addRole("admin");  
            return authorizationInfo;  
        }  
        protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {  
            StatelessToken statelessToken = (StatelessToken) token;  
            String username = statelessToken.getUsername();  
            String key = getKey(username);//根据用户名获取密钥（和客户端的一样） 
            //在服务器端生成客户端参数消息摘要 
            String serverDigest = HmacSHA256Utils.digest(key, statelessToken.getParams());  
            //然后进行客户端消息摘要和服务器端消息摘要的匹配 
            return new SimpleAuthenticationInfo(  
                    username,  
                    serverDigest,  
                    getName());  
        }  
    
        private String getKey(String username) {
       //得到密钥，此处硬编码一个 
            if("admin".equals(username)) {  
                return "dadadswdewq2ewdwqdwadsadasd";  
            }  
            return null;  
        }   }

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

<bean id="statelessRealm" class="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.realm.StatelessRealm">  
        <property name="cachingEnabled" value="false"/>  
    </bean>  
      
    <bean id="subjectFactory" class="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.mgt.StatelessDefaultSubjectFactory"/>  
      
    <bean id="sessionManager" class="org.apache.shiro.session.mgt.DefaultSessionManager">  
        <property name="sessionValidationSchedulerEnabled" value="false"/>  
    </bean>  
      
    <bean id="securityManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.DefaultWebSecurityManager">  
        <property name="realm" ref="statelessRealm"/>  
        <property name="subjectDAO.sessionStorageEvaluator.sessionStorageEnabled" value="false"/>  
        <property name="subjectFactory" ref="subjectFactory"/>  
        <property name="sessionManager" ref="sessionManager"/>  
    </bean>  
      
    <bean class="org.springframework.beans.factory.config.MethodInvokingFactoryBean">  
        <property name="staticMethod" value="org.apache.shiro.SecurityUtils.setSecurityManager"/>  
        <property name="arguments" ref="securityManager"/>  
    </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

每次请求进行认证的拦截器。

Java代码

<bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">  
        <property name="securityManager" ref="securityManager"/>  
        <property name="filters">  
            <util:map>  
                <entry key="statelessAuthc" value-ref="statelessAuthcFilter"/>  
            </util:map>  
        </property>  
        <property name="filterChainDefinitions">  
            <value>  
                /**=statelessAuthc  
            </value>  
        </property>  
    </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

public class ClientTest {   
        private static Server server;  
        private RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();  
        @BeforeClass  
        public static void beforeClass() throws Exception {  
            //创建一个server 
            server = new Server(8080);  
            WebAppContext context = new WebAppContext();  
            String webapp = "shiro-example-chapter20/src/main/webapp";  
            context.setDescriptor(webapp + "/WEB-INF/web.xml");  //指定web.xml配置文件 
            context.setResourceBase(webapp);  //指定webapp目录 
            context.setContextPath("/");  
            context.setParentLoaderPriority(true);  
            server.setHandler(context);  
            server.start();  
        }  
        @AfterClass  
        public static void afterClass() throws Exception {  
            server.stop(); //当测试结束时停止服务器 
        }  
    }

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

@Test  
    public void testServiceHelloSuccess() {  
        String username = "admin";  
        String param11 = "param11";  
        String param12 = "param12";  
        String param2 = "param2";  
        String key = "dadadswdewq2ewdwqdwadsadasd";  
        MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<String, String>();  
        params.add(Constants.PARAM_USERNAME, username);  
        params.add("param1", param11);  
        params.add("param1", param12);  
        params.add("param2", param2);  
        params.add(Constants.PARAM_DIGEST, HmacSHA256Utils.digest(key, params));  
        String url = UriComponentsBuilder  
                .fromHttpUrl("http://localhost:8080/hello")  
                .queryParams(params).build().toUriString();  
         ResponseEntity responseEntity = restTemplate.getForEntity(url, String.class);  
        Assert.assertEquals("hello" + param11 + param12 + param2, responseEntity.getBody());  
    }

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

@Test  
    public void testServiceHelloFail() {  
        String username = "admin";  
        String param11 = "param11";  
        String param12 = "param12";  
        String param2 = "param2";  
        String key = "dadadswdewq2ewdwqdwadsadasd";  
        MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<String, String>();  
        params.add(Constants.PARAM_USERNAME, username);  
        params.add("param1", param11);  
        params.add("param1", param12);  
        params.add("param2", param2);  
        params.add(Constants.PARAM_DIGEST, HmacSHA256Utils.digest(key, params));  
        params.set("param2", param2 + "1");  
    
        String url = UriComponentsBuilder  
                .fromHttpUrl("http://localhost:8080/hello")  
                .queryParams(params).build().toUriString();  
        try {  
            ResponseEntity responseEntity = restTemplate.getForEntity(url, String.class);  
        } catch (HttpClientErrorException e) {  
            Assert.assertEquals(HttpStatus.UNAUTHORIZED, e.getStatusCode());  
            Assert.assertEquals("login error", e.getResponseBodyAsString());  
        }  
    }

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]  
本文借鉴：[http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2041909][http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2041909]

[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
[http_jinnianshilongnian.iteye.com_blog_2041909]: http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2041909