shiro 无状态Web集成

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

@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： 

//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  

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。

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   

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 

<!-- Realm实现 -->  
<bean id="statelessRealm"   
  class="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.realm.StatelessRealm">  
    <property name="cachingEnabled" value="false"/>  
</bean>  
<!-- Subject工厂 -->  
<bean id="subjectFactory"   
  class="com.github.zhangkaitao.shiro.chapter20.mgt.StatelessDefaultSubjectFactory"/>  
<!-- 会话管理器 -->  
<bean id="sessionManager" class="org.apache.shiro.session.mgt.DefaultSessionManager">  
    <property name="sessionValidationSchedulerEnabled" value="false"/>  
</bean>  
<!-- 安全管理器 -->  
<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>  
<!-- 相当于调用SecurityUtils.setSecurityManager(securityManager) -->  
<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。

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

每次请求进行认证的拦截器。 

<!-- Shiro的Web过滤器 -->  
<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。

客户端

此处使用SpringMVC提供的RestTemplate进行测试。

此处为了方便，使用内嵌jetty服务器启动服务端： 

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 

@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 

@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。

示例源代码：https://pan.baidu.com/s/1eSai9z0；