第二十章无状态Web应用集成——《跟我学Shiro》

2023-12-31 15:46:52

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代码

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。

Java代码

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

<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

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

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

跟我学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

Spring MVC测试框架详解——服务端测试

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

跟我学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

Spring MVC测试框架详解——服务端测试

http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2004660

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

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