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权限管理控制与RBAC模型

程序员文章站 2022-04-26 11:19:03
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1. 权限系统与RBAC模型概述

RBAC（Role-Based Access Control ）基于角色的访问控制。

RBAC认为权限的过程可以抽象概括为：判断【Who是否可以对What进行How的访问操作（Operator）】这个逻辑表达式的值是否为True的求解过程。

即将权限问题转换为Who、What、How的问题。who、what、how构成了访问权限三元组。

 

RBAC支持公认的安全原则：最小特权原则、责任分离原则和数据抽象原则。

  • 最小特权原则得到支持，是因为在RBAC模型中可以通过限制分配给角色权限的多少和大小来实现，分配给与某用户对应的角色的权限只要不超过该用户完成其任务的需要就可以了。
  • 责任分离原则的实现，是因为在RBAC模型中可以通过在完成敏感任务过程中分配两个责任上互相约束的两个角色来实现，例如在清查账目时，只需要设置财务管理员和会计两个角色参加就可以了。
  • 数据抽象是借助于抽象许可权这样的概念实现的，如在账目管理活动中，可以使用信用、借方等抽象许可权，而不是使用操作系统提供的读、写、执行等具体的许可权。但RBAC并不强迫实现这些原则，安全管理员可以允许配置RBAC模型使它不支持这些原则。因此，RBAC支持数据抽象的程度与RBAC模型的实现细节有关。

 

 

2. 实用的RBAC模型的数据库建模

以下模型均来自于互联网

 

1、扩展RBAC用户角色权限设计方案

RBAC（Role-Based Access Control，基于角色的访问控制），就是用户通过角色与权限进行关联。简单地说，一个用户拥有若干角色，每一个角色拥有若干权限。这样，就构造成“用户-角色-权限”的授权模型。在这种模型中，用户与角色之间，角色与权限之间，一般都是多对多的关系。（如下图） 
权限管理控制与RBAC模型

角色是什么？

可以理解为一定数量的权限的集合，权限的载体。例如：一个论坛系统，“超级管理员”、“版主”都是角色。版主可管理版内的帖子、可管理版内的用户等，这些是权限。要给某个用户授予这些权限，不需要直接将权限授予用户，可将“版主”这个角色赋予该用户。  
当用户的数量非常大时，要给系统每个用户逐一授权（授角色），是件非常烦琐的事情。这时，就需要给用户分组，每个用户组内有多个用户。除了可给用户授权外，还可以给用户组授权。这样一来，用户拥有的所有权限，就是用户个人拥有的权限与该用户所在用户组拥有的权限之和。（下图为用户组、用户与角色三者的关联关系） 


权限管理控制与RBAC模型

权限通常是一组资源的集合。例如：用户管理、保单管理、系统维护。角色和权限是多对多关系。 

在应用系统中，权限表现成什么？

对功能模块的操作，对上传文件的删改，菜单的访问，甚至页面上某个按钮、某个图片的可见性控制，都可属于权限的范畴。有些权限设计，会把功能操作作为一类，而把文件、菜单、页面元素等作为另一类，这样构成“用户-角色-权限-资源”的授权模型。而在做数据表建模时，可把功能操作和资源统一管理，也就是都直接与权限表进行关联，这样可能更具便捷性和易扩展性。（见下图） 


权限管理控制与RBAC模型

请留意权限表中有一列“权限类型”，我们根据它的取值来区分是哪一类权限，如“MENU”表示菜单的访问权限、“OPERATION”表示功能模块的操作权限、“FILE”表示文件的修改权限、“ELEMENT”表示页面元素的可见性控制等。 
这样设计的好处有二。其一，不需要区分哪些是权限操作，哪些是资源，（实际上，有时候也不好区分，如菜单，把它理解为资源呢还是功能模块权限呢？）。其二，方便扩展，当系统要对新的东西进行权限控制时，我只需要建立一个新的关联表“权限XX关联表”，并确定这类权限的权限类型字符串。 


这里要注意的是，权限表与权限菜单关联表、权限菜单关联表与菜单表都是一对一的关系（权限与资源的关系是一对一的关系）。（文件、页面权限点、功能操作等同理）。也就是每添加一个菜单，就得同时往这三个表中各插入一条记录。这样，可以不需要权限菜单关联表，让权限表与菜单表直接关联，此时，须在权限表中新增一列用来保存菜单的ID，权限表通过“权限类型”和这个ID来区分是种类型下的哪条记录。 
到这里，RBAC权限模型的扩展模型的完整设计图如下： 


权限管理控制与RBAC模型
随着系统的日益庞大，为了方便管理，可引入角色组对角色进行分类管理，跟用户组不同，角色组不参与授权。例如：某电网系统的权限管理模块中，角色就是挂在区局下，而区局在这里可当作角色组，它不参于权限分配。另外，为方便上面各主表自身的管理与查找，可采用树型结构，如菜单树、功能树等，当然这些可不需要参于权限分配。

 

辨析：角色与用户组有何区别？

两者的主要差别是：用户组是用户的集合，但不是许可权的集合；而角色却同时具有用户集合和许可权集合的概念，角色的作用把这两个集合联系在一起的中间媒介。

在一个系统中，如果用户组的许可权和成员仅可以被系统安全员修改的话，在这种机制下，用户组的机制是非常接近于角色的概念的。角色也可以在用户组的基础上实现，这有利于保持原有系统中的控制关系。在这种情况下，角色相当于一个策略部件，与用户组的授权及责任关系相联系，而用户组是实现角色的机制，因此，两者之间是策略与实现机制之间的关系。

 

 

3. ACL模型

访问控制列表，是前几年盛行的一种权限设计，它的核心在于用户直接和权限挂钩。

RBAC的核心是用户只和角色关联，而角色代表对了权限，这样设计的优势在于使得对用户而言，只需角色即可以，而某角色可以拥有各种各样的权限并可继承。

ACL和RBAC相比缺点在于由于用户和权限直接挂钩，导致在授予时的复杂性，虽然可以利用组来简化这个复杂性，但仍然会导致系统不好理解，而且在取出判断用户是否有该权限时比较的困难，一定程度上影响了效率。

 

 

4、数据库设计通常涉及到的表结构

1、用户表：包含用户的基本信息

2、角色表：包含该角色具有的基本信息

3、用户角色表：包含用户和角色的基本关系，一般由管理员分配（多对多）

4、权限表：主要包含具体可以操作的权限内容

5、权限角色关系表：主要包含角色和权限的关系，一般也是由管理员分配（多对多）

6、菜单表：主要包含菜单、文件、路径等资源

7、权限菜单关联表：主要包含权限和菜单的关系、一般又管理员分配（一对一）

权限管理控制与RBAC模型

DROP TABLE IF EXISTS `sys_menu`;

CREATE TABLE `sys_menu` (
  `menuId` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '菜单Id',
  `parentId` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '上级Id',
  `menuName` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '菜单名称',
  `menuIcon` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '菜单图标',
  `menuUrl` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '菜单链接',
  `menuType` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '菜单类型',
  `menuOrder` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '菜单排序',
  `menuStatus` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '菜单状态',
  PRIMARY KEY (`menuId`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=12 DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_menu` */

insert  into `sys_menu`(`menuId`,`parentId`,`menuName`,`menuIcon`,`menuUrl`,`menuType`,`menuOrder`,`menuStatus`) values (1,0,'用户管理','&#xe610','#','1','1','1'),(2,1,'管理员管理','&#xe604','user/queryAll.do','2','2','1'),(3,1,'用户统计','&#xe604','test','2','3','1'),(4,0,'在线管理','&#xe610','#','1','4','1'),(5,4,'在线情况','&#xe604',NULL,'2','5','1'),(6,4,'在线聊天','&#xe604','article/list.do','2','6','1'),(7,0,'系统管理','&#xe610','#','1','7','1'),(8,7,'角色管理','&#xe604','role/queryAll.do','2','8','1'),(9,7,'权限管理','&#xe604','permission/queryAll.do','2','9','1'),(10,7,'菜单管理','&#xe604','menu/getMenus.do','2','10','1'),(11,0,'平台资料','&#xe610','#','1','11','1');

/*Table structure for table `sys_operation` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_operation`;

CREATE TABLE `sys_operation` (
  `id` int(11) NOT NULL COMMENT '操作Id，主键',
  `desc` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '操作描述',
  `name` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '操作名称',
  `operation` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '操作标志',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uk_o_1` (`operation`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_operation` */

insert  into `sys_operation`(`id`,`desc`,`name`,`operation`) values (1,'创建操作','创建','create'),(2,'编辑权限','编辑','edit'),(3,'删除权限','删除','delete'),(4,'浏览权限','浏览','view');

/*Table structure for table `sys_permission` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_permission`;

CREATE TABLE `sys_permission` (
  `id` int(11) NOT NULL COMMENT '权限Id',
  `pdesc` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '权限描述',
  `name` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '权限名称',
  `menuId` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '菜单Id',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `p_fk_1` (`menuId`),
  CONSTRAINT `p_fk_1` FOREIGN KEY (`menuId`) REFERENCES `sys_menu` (`menuId`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_permission` */

insert  into `sys_permission`(`id`,`pdesc`,`name`,`menuId`) values (1,'用户管理的权限','用户管理',1),(2,'管理员管理的权限','管理员管理',2),(3,'用户统计的权限','用户统计',3),(4,'在线管理的权限','在线管理',4),(5,'在线情况的权限','在线情况',5),(6,'在线聊天的权限','在线聊天',6),(7,'系统管理的权限','系统管理',7),(8,'角色管理的权限','角色管理',8),(9,'权限管理的权限','权限管理',9),(10,'菜单管理的权限','菜单管理',10),(11,'平台资料的权限','平台资料',11);

/*Table structure for table `sys_permission_operation` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_permission_operation`;

CREATE TABLE `sys_permission_operation` (
  `permissionId` int(11) NOT NULL,
  `operationId` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`permissionId`,`operationId`),
  KEY `po_fk_1` (`operationId`),
  CONSTRAINT `po_fk_1` FOREIGN KEY (`operationId`) REFERENCES `sys_operation` (`id`),
  CONSTRAINT `po_fk_2` FOREIGN KEY (`permissionId`) REFERENCES `sys_permission` (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_permission_operation` */

insert  into `sys_permission_operation`(`permissionId`,`operationId`) values (1,1),(2,2),(3,3);

/*Table structure for table `sys_role` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_role`;

CREATE TABLE `sys_role` (
  `roleId` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '角色Id',
  `roleName` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '角色名称',
  `roleDesc` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '角色描述',
  `role` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '角色标志',
  PRIMARY KEY (`roleId`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_role` */

insert  into `sys_role`(`roleId`,`roleName`,`roleDesc`,`role`) values (1,'超级管理员','超级管理员拥有所有权限','role'),(2,'用户管理员','用户管理权限','role'),(3,'角色管理员','角色管理权限','role'),(4,'资源管理员','资源管理权限','role'),(6,'操作权限管理员','操作权限管理','role'),(7,'查看员','查看系统权限','role'),(9,'用户','可以查看','role');

/*Table structure for table `sys_role_permission` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_role_permission`;

CREATE TABLE `sys_role_permission` (
  `rpId` varchar(12) NOT NULL COMMENT '表Id',
  `roleId` int(11) NOT NULL COMMENT '角色Id',
  `permissionId` int(11) NOT NULL COMMENT '权限Id',
  PRIMARY KEY (`rpId`),
  KEY `rp_fk_2` (`permissionId`),
  KEY `rp_fk_1` (`roleId`),
  CONSTRAINT `rp_fk_1` FOREIGN KEY (`roleId`) REFERENCES `sys_role` (`roleId`),
  CONSTRAINT `rp_fk_2` FOREIGN KEY (`permissionId`) REFERENCES `sys_permission` (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_role_permission` */

insert  into `sys_role_permission`(`rpId`,`roleId`,`permissionId`) values ('02a97146f6f4',2,1),('0bc217ced57a',1,1),('1623edee1d80',1,2),('2897c5ff0aa8',1,3),('421ddf008a05',1,4),('4b76f155fd74',9,1),('4dcadb89531b',1,7),('55eb164457e2',9,2),('59084a9f6914',2,2),('5a2b34b2f1a7',1,10),('63a5d5a8dae6',1,9),('9ad0b2c3be28',1,8),('9fa9725142c1',2,3),('ba83ae853640',1,6),('d5aec431edf6',1,5);

/*Table structure for table `sys_user` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_user`;

CREATE TABLE `sys_user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '用户Id',
  `username` varchar(100) NOT NULL COMMENT '用户名',
  `password` varchar(100) NOT NULL COMMENT '密码',
  `phone` varchar(11) DEFAULT NULL COMMENT '手机',
  `sex` varchar(6) DEFAULT NULL COMMENT '性别',
  `email` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '邮箱',
  `mark` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '备注',
  `rank` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '账号等级',
  `lastLogin` date DEFAULT NULL COMMENT '最后一次登录时间',
  `loginIp` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '登录ip',
  `imageUrl` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '头像图片路径',
  `regTime` date NOT NULL COMMENT '注册时间',
  `locked` tinyint(1) DEFAULT NULL COMMENT '账号是否被锁定',
  `rights` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '权限（没有使用）',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uk_u_1` (`username`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_user` */

insert  into `sys_user`(`id`,`username`,`password`,`phone`,`sex`,`email`,`mark`,`rank`,`lastLogin`,`loginIp`,`imageUrl`,`regTime`,`locked`,`rights`) values (1,'admin','28dca2a7b33b7413ad3bce1d58c26dd679c799f1','1552323312','男','aaa@qq.com','超级管理员','admin','2017-08-12','127.0.0.1','/static/images/','2017-03-15',0,NULL),(2,'sys','e68feeafe796b666a2e21089eb7aae9c678bf82d','1552323312','男','aaa@qq.com','系统管理员','sys','2017-08-25','127.0.0.1','/static/images/','2017-03-15',0,NULL),(3,'user','adf8e0d0828bde6e90c2bab72e7a2a763d88a0de','1552323312','男','aaa@qq.com','用户','user','2017-08-18','127.0.0.1','/static/images/','2017-03-15',0,NULL),(9,'test','123','12332233212','保密','aaa@qq.com','没有备注','user','2017-11-25','127.0.0.1',NULL,'2017-11-25',0,NULL);

/*Table structure for table `sys_user_role` */

DROP TABLE IF EXISTS `sys_user_role`;

CREATE TABLE `sys_user_role` (
  `userId` int(11) NOT NULL COMMENT '用户Id,联合主键',
  `roleId` int(11) NOT NULL COMMENT '角色Id，联合主键',
  PRIMARY KEY (`userId`,`roleId`),
  KEY `ur_fk_2` (`roleId`),
  CONSTRAINT `ur_fk_1` FOREIGN KEY (`userId`) REFERENCES `sys_user` (`id`),
  CONSTRAINT `ur_fk_2` FOREIGN KEY (`roleId`) REFERENCES `sys_role` (`roleId`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `sys_user_role` */

insert  into `sys_user_role`(`userId`,`roleId`) values (1,1),(1,2),(2,2),(1,3),(2,3),(3,3),(1,4),(3,4),(1,6),(1,7),(3,7),(9,9);

 

5. 基于RBAC模型的权限验证框架与应用

Apache Shiro

spring Security

SELinux

相关标签： 权限管理 RBAC

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