比较:Spring和Django安全机制

简介:     介绍  Spring是Java语言开发的一站式Web框架。包括:SpringMVC,Spring,SpringSecurity,SpringAOP等子框架。Spring在数据库访问层可以整合Hibernate,iBatis等第三方框架。构成了一个完整的Web应用程序框架。  Spring大量使用了策略模式、模板方法模式,提供了钩子回调第三方的API,因而可以整合大量第三方框架。  Django是Python语言开发的一站式Web应用程序框架。其独立开发了从Web层到数据库访问层在内的所有框架。  Spring和Django在功

比较:Spring和Django安全机制
  
  介绍

  Spring是Java语言开发的一站式Web框架。包括:SpringMVC,Spring,SpringSecurity,SpringAOP等子框架。Spring在数据库访问层可以整合Hibernate,iBatis等第三方框架。构成了一个完整的Web应用程序框架。

  Spring大量使用了策略模式、模板方法模式,提供了钩子回调第三方的API,因而可以整合大量第三方框架。

  Django是Python语言开发的一站式Web应用程序框架。其独立开发了从Web层到数据库访问层在内的所有框架。

  Spring和Django在功能上基本对等,都是Web应用程序开发的基础平台。

  Django利用了Python语言自身的优势,优雅地实现了一整套Web应用框架。

  Spring为人广为诟病的一点就是,其大量使用了xml格式的配置文件。配置工作量相当大。在Java5引入annotation之后,虽然可以在Java源码中直接加上配置。但是每次修改配置必须重新编译程序,殊为不便!

  Python是动态语言,因而Django直接使用Python源代码作为配置文件。Python程序可以即时编译,不需要额外的编译过程。

  本文将对Spring和Django的安全机制做一系统比较。

  传统的Web安全解决方案

  HttpRequest拦截方法

  大部分Web应用程序在Action层实现安全控制。Action层负责接收请求和发出响应消息的这一层次。

  通常的做法是,在数据库中为用户定义权限。每一个权限使用一个URL标识。

  用户登录后发给用户浏览器一个cookie。服务器端也保存这个cookie,并把这个cookie和一个用户关联起来。

  用户再次发出请求之后,根据用户发来的cookie到数据库中查询对应的用户,取得User对象和相应的权限集合。保存在HttpRequest或者HttpSession中,或者ThreadLocal中。

  编写一个Filter,对Http请求进行预过滤。比对User的权限中是否有这个URL。如果没有,那么就直接返回错误消息,不会把这个request发送到URL对应的Action方法中处理。

  这一方案可以在Action层实现安全控制,有效拦截非法访问。

  EJB安全机制

  Java的EJB框架也有自己的基于角色的一套安全控制机制。它可以对EJB对象而不是Action层实现对服务的访问控制,粒度更低。

  但是使用EJB安全机制很麻烦。必须按照EJB的要求定义角色和安全模型,必须编写大段的xml配置文件指定访问控制策略。

  小结:

  EJB在Business层实现了安全控制,这对于EJB架构的程序是有意义的。因为EJB架构中,EJB是独立部署的服务组件。客户端使用RMI远程协议访问它。

  EJB的客户端可以是Web服务器,也可以是富客户端程序。

  但是,EJB这样的架构是否必须呢?这个在业界有很长时间的争论。很多人包括笔者本人都认为EJB这种架构已经过时了。

  富客户端程序同样可以通过Http协议与Web服务器程序通信。Web服务器可以同时支持B/S和C/S双架构。

  Web服务器程序同样也可以提供TCP/UDP接口供富客户端程序访问。

  最后一个问题,如EJB这样把Business组件单独部署是否有必要?EJB集群 VS Web服务器集群谁优谁劣?

  Web服务器同时包括http接口和Business逻辑。Web服务器可以和EJB一样实现集群部署。EJB服务器使用RMI对外接口通讯。Web服务器使用Http对外接口通讯。应该说EJB集群没有提供比Web服务器集群更多的优势。

  因此,我认为EJB安全机制并不比HttpRequest拦截安全机制更优秀。

  Spring和Django安全机制

  Spring和Django都使用了AOP(面向方面编程)技术来实现安全控制。

  SpringAOP是Spring开发的一个AOP框架。利用了Java动态运行的特性,使用反射技术实现了面向方面(AOP)编程。

  Spring框架负责安全的子系统是Spring Security框架。Spring Security就是使用Spring AOP实现安全控制的。

  Python与生俱来就支持AOP。Python的适配器函数就可以轻松实现AOP。

  Python的装饰者函数在语法上和Java的Annotation很相似,但实际实现完全不同。

  Java的Annotation是运行时可以通过发射得到的描述型数据。

  Annotation在Python中的对应物是Python中的Doc。Doc也是在运行时可以得到的描述型数据,用于生成JavaDoc这样的文档,或者是运行时通过help(模块名/类名/函数名)得到帮助信息。Python的Doc一般没有像Java的Annotation这样使用的。

  Python的装饰者函数不是运行时可以得到的元数据。Python的装饰者函数就是一个普通的Python函数。它的第一个参数是被修饰的函数。因此可以直接实现AOP中的round。我们知道AOP包括3种拦截机制:before,after和round。Round是同时before和after。

  因此Python的装饰者函数直接等价于Java的AOP。

  Spring Security安全机制

  下面内容摘自Spring3.0指南:

  Spring Security可以用在多种不同的验证环境下。 我们推荐人们使用Spring Security进行验证,而不是与现存的容器管理验证相结合, 然而这种方式也是被支持的 - 作为与你自己的 验证系统相整合的一种方式。

  什么是Spring Security的验证呢?

  让我们考虑一种标准的验证场景,每个人都很熟悉的那种。

  一个用户想使用一个账号和密码进行登陆。

  系统(成功的)验证了密码对于这个用户名 是正确的。

  这个用户对应的信息呗获取 (他们的角色列表以及等等)。

  为用户建立一个安全环境。

  用户会执行一些操作,这些都是潜在被 权限控制机制所保护的,通过对操作的授权, 使用当前的安全环境信息。【函数需要校验用户的权限是否满足自身的要求。因此函数必须知道从哪里获得用户的授权信息】

  前三个项目执行了验证过程,所以我们可以看一下 Spring Security的作用。

  用户名和密码被获得,并进行比对, 在一个

  UsernamePasswordAuthenticationToken的实例中 (它是Authentication接口的一个实例, 我们在之前已经见过了)。

  这个标志被发送给一个AuthenticationManager 的实例进行校验。

  AuthenticationManager返回一个完全的 Authentication实例, 在成功校验后。

  安全环境被建立,通过调用

  SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(...), 传递到返回的验证对象中。

  SecurityContext跨请求存储:

  In Spring Security, the responsibility for storing the

  SecurityContext between requests falls to the SecurityContextPersistenceFilter,

  which by default stores the context as an HttpSession attribute between HTTP requests.

  It restores the context to the SecurityContextHolder for each request and, crucially, clears the SecurityContextHolder when the request completes.

  技术说明:

  SecurityContext是Spring Security框架保存用户授权信息的对象。在用户登录时创建。

  每一次请求开始时,Spring Security使用Filter把HttpSession中的SecurityContext恢复到 SecurityContextHolder中。SecurityContextHolder是一个Java类,包含多个静态函数。

  用SecurityContextHolder的方法:public static void setContext(SecurityContext context)方法把SecurityContext对象保存到ThreadLocal中。

  方法原型:

  setContext

  public static void setContext(SecurityContext context)

  Associates a new SecurityContext with the current thread of execution.

  Parameters:

  context - the new SecurityContext (may not be null)

  SecurityContextHolder.getContext()方法返回保存在ThreadLocal中的SecurityContext对象。

  因为Action层和Service层都在同一个Thread下执行。因此Action层AOP存放下SecurityContext可以被Service层重用。

  用户不应该直接操作HttpSession中的SecurityContext对象。总是应该用 SecurityContextHolder提供的方法获取SecurityContext对象。

  每一次请求结束时,Filter都会把当前线程中的SecurityContext对象清除。因为线程可能会被重用。不清除可能会引发安全问题。

  Spring Security可以使用xml配置文件或者java annotation在业务层对方法声明安全限制。Spring Security使用Spring AOP技术在业务层方法执行时对其拦截,用

  SecurityContextHolder.getContext()对象内的用户授权和函数上声明的授权进行比对。如果不符合,就抛出异常返回。从而实现了对业务层方法的安全控制。

  Django安全机制

  Django使用App的概念实现各个子框架。Django负责安全的子框架是Auth应用。

  Django用户登录后,会在HttpSession中保存User对象。在Aciton层(Django的术语是View,我在本文中为了和Java术语相同,使用Action代替View)可以得到User对象及其Perm授权集合。程序员可以在Action层中手工对用户的权限和Action要求的权限进行比对,实现访问控制。

  这和前文HttpRequest拦截方法类似。

  但是,Django的能力不止与此。使用Python装饰者函数,Django可以使用类似于Spring Security的anontation的语法对Aciton函数实现声明式的安全控制!

  如:

  from django.contrib.auth.decorators import login_required

  @login_required

  def my_view(request):

  # ...

  这里的@login_required声明表示必须是域名拍卖登录用户才可以调用这个Action(View)函数。@login_required就是Python的装饰者函数。

  更进一步的访问限制:

  from django.contrib.auth.decorators import permission_required

  @permission_required('polls.can_vote', login_url="/login/")

  def vote(request):

  # ...

  注意, permission_required() 也有一个可选的login_url 参数, 这个参数默认为'/accounts/login/' 。

  这里可以根据用户的权限对Action进行限制。如果用户通不过授权,就返回给用户一个登录页面。

  这些都不需要程序员编写一行代码!神奇吧?!

  比较:

  Python Django框架只能在Action层进行ACL控制。因为它没有使用Filter在ThreadLocal中保存User信息。因此在Service层中无法获得User信息。

  Python自身支持AOP,也支持ThreadLocal。因此Django也可以像Spring Security一样提供对业务层函数的安全控制。只是Django没有这样做而已。

  也许是Django作为一个相对新生的社区,没有精力做这件事。或者更可能的是,Django社区的人认为在业务层实现安全控制没有必要。Action层直接控制不就完了吗?

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