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RBAC的资料

news 来源：原创 2024/5/5 22:22:00

利用 AOP 实现 .NET 上完整的基于角色的访问控制（RBAC）模型

作者:admin 日期:2006-11-30

一. 背景

.NET 平台上没有完整的 RBAC 机制，.NET 中的安全模型（代码访问安全性：CAS）只是实现到 Role 层次，没有细化到 Task 层次，ASP.NET 2.0 中的诸多安全机制，如 Membership、Web.Config 的安全配置，都只能针对 Role 进行设置，大家在利用这些安全机制，往往需要在程序/代码硬编码（HardCode）角色，这样就无法实现在运行期自定义角色的功能
Windows 2000/2003 中自带的 Authorization Manager 虽然实现了较为完整的RBAC模型，但一般只适用于 Windows 用户，而且也需要手动去进行权限检查（调用 AccessCheck方法）
权限检查是一个通用操作，最好的实现方式就是面向方面的编程（AOP）

二、相关主题介绍

RBAC模型的要素：三个实体：用户、角色、任务（或操作）（User、Role、Task），其稳定性逐渐增强，两个关系，User<->Role、Role<->Task，其中：
- User 是日常管理运行时建立
- Role 是部署/交付建立
- Task 是开发时确定
- User<->Role 是日常管理运行时建立
- Role<->Task 是部署/交付时建立
一般来说，Task是固定的，是和应用程序紧密绑定的，即使对之进行硬编码，也没有关系
User/Role 部分比较容易实现，例如ASP.NET 2.0中 Membership 的实现

三、具体实现

注：本文中实现 AOP 的思路主要来自于如下文章：Aspect oriented Programming using .NET - AOP in C# (http://www.developerfusion.co.uk/show/5307/3/) ，这是我看到的、在.NET 上实现 AOP最简捷/方便的方法，它不便提供了原理介绍，也提供了 Visual Studio 2005 的 Sample Project ，其中有 Security Check 和 Logging 的 AOP 功能。它的优点在于，在实现 AOP 的同时，不需要再去建立接口（这是很多人的做法），直接在原有类上进行少量改动，即可实现完整的 AOP 功能。

1. 定义描述“Task”（任务）的 Attribute

using System;
namespace BusinessLogic.Security
...{
/**//// 
/// 用于定义系统中的操作
/// 
    [AttributeUsage(AttributeTargets.All,AllowMultiple=false,Inherited=true)]
public sealed class Task : Attribute
...{
private string _name,_description;
public string Name
...{
get ...{ return _name; }
set ...{ _name = value; }
        }
public string Description
...{
get ...{ return _description; }
set ...{ _description = value; }
        }
public Task(string name,string description)
...{
            _name = name;
            _description = description;
        }
public Task()
...{
        }
    }
}

2. 编写权限检查的 AOP 类 SecurityAspect，完成权限检查的功能

using System;

using System.Diagnostics;

using System.Reflection;

using System.Runtime.Remoting.Messaging;

using System.Runtime.Remoting.Contexts;

using System.Runtime.Remoting.Activation;

namespace BusinessLogic.Security

... {

//消息接收器

internal class SecurityAspect : IMessageSink

...{

//内部变量

private IMessageSink m_next;

//构造方法

internal SecurityAspect(IMessageSink next)

...{

m_next = next;

}

IMessageSink 实现#region IMessageSink 实现

public IMessageSink NextSink

...{

get ...{ return m_next; }

}

//同步处理消息

public IMessage SyncProcessMessage(IMessage msg)

...{

Preprocess(msg);

IMessage returnMethod = m_next.SyncProcessMessage(msg);

return returnMethod;

}

//异步处理消息（不实现）

public IMessageCtrl AsyncProcessMessage(IMessage msg, IMessageSink replySink)

...{

throw new InvalidOperationException();

}

#endregion

自定义的 AOP 方法#region 自定义的 AOP 方法

private void Preprocess(IMessage msg)

...{

//只处理方法调用

if (!(msg is IMethodMessage)) return;

//获取方法中定义的 Task 属性，交给权限检查类去检查

IMethodMessage call = msg as IMethodMessage;

MethodBase mb = call.MethodBase;

object[] attrObj = mb.GetCustomAttributes(typeof(Task), false);

if (attrObj != null)

...{

Task attr = (Task)attrObj[0];

if(!string.IsNullOrEmpty(attr.Name))

AzHelper.PermissionCheck(attr.Name);

}

// Type type = Type.GetType(call.TypeName);

}

#endregion

}

public class PermissionCheckProperty : IContextProperty, IContributeObjectSink

...{

IContributeObjectSink 实现，将 AOP 类加入消息处理链#region IContributeObjectSink 实现，将 AOP 类加入消息处理链

public IMessageSink GetObjectSink(MarshalByRefObject o, IMessageSink next)

...{

return new SecurityAspect(next);

}

#endregion

IContextProperty 实现#region IContextProperty 实现

public string Name

...{

get ...{ return "PermissionCheckProperty"; }

}

public void Freeze(Context newContext)

...{

}

public bool IsNewContextOK(Context newCtx)

...{

return true;

}

#endregion

}

//特性定义，用于 Consumer

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]

public class PermissionCheckAttribute : ContextAttribute

...{

public PermissionCheckAttribute() : base("PermissionCheck") ...{ }

public override void GetPropertiesForNewContext(IConstructionCallMessage ccm)

...{

ccm.ContextProperties.Add(new PermissionCheckProperty());

}

3. 定义用于权限检查的两个类：AzMan、AzHelper

这两个类的功能是从 XML 配置文件中读入 Role 和 Task 的映射关系，以确定 Role 中是否包含 Task 的引用，从而确定当前 Role 是否具有对此 Task 的权限。

注：这里可根据项目的实际情况，如果你的 Role 和 Task 的映射关系是存放在 Windows 的授权管理器（Authorizatiom Manager）或数据库中，你可以使用自已
的方法来替换下列类。

在本例中，我的 Role 和 Task 的关系是存放在 XML 文件中，XML文件的格式如下所示：

<? xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

< ACL >

< Tasks >

< Task Name ="AddItem" Description ="增加" />

< Task Name ="ModifyItem" Description ="修改" />

< Task Name ="RemoveItem" Description ="删除" />

< Task Name ="ListItem" Description ="获取列表" />

</ Tasks >

< Roles >

< Role Name ="Manager" >

< Task Name ="AddItem" />

< Task Name ="ModifyItem" />

< Task Name ="RemoveItem" />

< Task Name ="ListItem" />

</ Role >

</ Roles >

</ ACL >

AzMan.cs 完成角色/任务映射关系的检查

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Text;

using System.Xml;

namespace BusinessLogic.Security

... {

public class AzMan

...{

public static bool AccessCheck(string taskName, string[] roles, XmlDocument aclDoc)

...{

XmlNode rootNode = aclDoc.DocumentElement;

XmlNodeList roleNodes,taskNodes;

bool IsPermissiable = false;

for (int i = 0; i < roles.Length; i++)

...{

roleNodes = rootNode.SelectNodes("Roles/Role[@Name='" + roles[i] + "']");

if (roleNodes != null)

...{

taskNodes = roleNodes.Item(0).SelectNodes("Task[@Name='" + taskName + "']");

if (taskNodes.Count != 0)

...{

IsPermissiable = true;

break;

}

return IsPermissiable;

}

AzHelper.cs 助手类，协助其他类，更好地调用 AzMan 类的方法，以及基于性能考虑，对Role<-->Task的XML配置文件进行缓存：

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Text;

using System.Xml;

using System.Web;

using System.Web.Security;

using System.Diagnostics;

using System.Reflection;

using System.Web.Caching;

namespace BusinessLogic.Security

... {

public class AzHelper

...{

/**////

/// 检查当前用户是否具有执行当前任务的权限，如果有权限，则不做任何处理

/// 如果不具有权限，则引发异常

///

public static void PermissionCheck(string taskName)

...{

if (HttpContext.Current != null)

...{

XmlDocument aclDoc = (XmlDocument)HttpContext.Current.Cache["ACLDoc"];

if (aclDoc == null)

...{

CacheXml();

aclDoc = (XmlDocument)HttpContext.Current.Cache["ACLDoc"];

}

string[] roles = Roles.GetRolesForUser();

if (!AzMan.AccessCheck(taskName, roles, aclDoc))

throw new UnauthorizedAccessException("访问被拒绝，当前用户不具有操作此功能的权限！");

}

/**////

/// 检查当前用户是否具有执行指定任务的权限

///

/// 任务名称

/// True/False 是否允许执行

public static bool IsPermissible(string taskName)

...{

if (HttpContext.Current != null)

...{

XmlDocument aclDoc = (XmlDocument)HttpContext.Current.Cache["ACLDoc"];

if (aclDoc == null)

...{

CacheXml();

aclDoc = (XmlDocument)HttpContext.Current.Cache["ACLDoc"];

}

string[] roles = Roles.GetRolesForUser();

aclDoc.Load(HttpContext.Current.Server.MapPath("~/App_Data/ACL.xml"));

return AzMan.AccessCheck(taskName, roles, aclDoc);

}

else return true;

}

/**////

/// 缓存 XML 文件

///

private static void CacheXml()

...{

string fileName = HttpContext.Current.Server.MapPath("~/App_Data/ACL.xml");

XmlDocument aclDoc = new XmlDocument();

aclDoc.Load(fileName);

HttpContext.Current.Cache.Insert("ACLDoc", aclDoc, new CacheDependency(fileName));

}

4. 业务逻辑类的实现

由于大多数工作都在 AOP 中实现了，所以业务逻辑类的实现较为简单，主要分为以下几个步骤：

在类的层次定义要求 AOP 方式权限检查的 Attribute: [PermissionCheck()]
使类继承自 ContextBoundObject 对象
在方法层次上利用 Task Attribute 来定义其对应的操作（注：多个方法可以定义为同一个 Task）

例如：ItemManager.cs

namespace BusinessLogic

... {

[PermissionCheck()]

public class ItemManager : ContextBoundObject

...{

[Task("AddItem","增加")]

public void AddItem(Item item)

...{

//...

}

这样就可以了，CLR 会在运行时检查类的 PermissionCheck?Attribute，然后寻找方法上的 Task ，取出当前用户对应的 Role ，再去进行匹配检查，如果不能执行此操作，会抛出 UnauthorizedAccessException 的异常，在外部进行处理即可（如在 ASP.NET 中增加 ErrorPage 等）

5. 其他相关功能的实现

Q：如果我写程序时，在各个业务逻辑类定义了大量的 Task ，如果统一提取出来？

A：利用反射可取出程序集中定义的所有 Task ，代码如下：

List < string > dic = new List < string > ();

StringBuilder sXml = new StringBuilder( " " );

string curDir = this .GetCurrentPath();

Assembly ass = Assembly.LoadFile(curDir + " \\AppFramework.BusinessLogic.dll " );

foreach (Type t in ass.GetTypes())

... {

MethodInfo[] mis = t.GetMethods();

foreach (MethodInfo mi in mis)

...{

object[] attrs = mi.GetCustomAttributes(false);

if (attrs.Length > 0)

...{

foreach (object attr in attrs)

...{

if (attr.GetType().ToString().IndexOf("Task") >= 0)

...{

Task ta = (Task)attr;

//检查重复的 Task

if (dic.IndexOf(ta.Name) < 0)

...{

dic.Add(ta.Name);

sXml.Append(string.Format("\r\n ", ta.Name, ta.Description));

}

//这就是所有的 Task 定义

sXml.Append("\r\n");

}

此段代码是将 Task 定义保存到 XML 文件中，如果你想保存到 SQL Server/Authorzatiom Manager 中，对代码稍加修改即可。

Q：程序中的 Role 如何实现？

A：如果是 ASP.NET 应用程序，可以直接利用其中的 MemberShip Role 机制，还是比较简单的

Q：如果我想在界面上预先实现一些控制，如某用户不能进行某项操作，则直接将其对应的 Button 禁止或隐藏（Disable/Invisible）掉，如何做？

A：这可以利用 ASP.NET 2.0 中的表达式功能，直接检查当前用户的角色是否可以执行 Task ，如果不行，则利用返回的 Bool 值直接设置 Button 等控件的属性，做法如下：

1）在 App_Code 下定义表达式类 PermissionCheckExpressionBuilder.cs

[ExpressionEditor( typeof (PermissionCheckExpressionBuilderEditor))]

[ExpressionPrefix( " PermissionCheck " )]

public class PermissionCheckExpressionBuilder : ExpressionBuilder

... {

public override CodeExpression GetCodeExpression(BoundPropertyEntry entry, object parsedData, ExpressionBuilderContext context)

...{

string taskName = entry.Expression;

return new CodePrimitiveExpression(AzHelper.IsPermissible(taskName));

}

public class PermissionCheckExpressionBuilderEditor : System.Web.UI.Design.ExpressionEditor

... {

public override object EvaluateExpression(string expression, object parseTimeData, Type propertyType, IServiceProvider serviceProvider)

...{

//return expression + ":" + parseTimeData + ":" + propertyType + ":" + serviceProvider;

string taskName = expression;

return AzHelper.IsPermissible(taskName);

}

2）在 Web.Config 中加入上述表达式定义，以便可以直接在页面上引用

< configuration xmlns ="http://schemas.microsoft.com/.NetConfiguration/v2.0" >

< expressionBuilders >

< add expressionPrefix ="PermissionCheck" type ="PermissionCheckExpressionBuilder" />

expressionBuilders>

configuration>

3）直接在页面控件的相应属性上绑定表达式，如：

如果能执行此操作则显示，否则则隐藏
```
    
```
< asp:Button ID ="Button1" runat ="server" Text ="AddItem" Visible ="" />
如果能执行此操作则启用，否则则禁止
```
    
```
< asp:Button ID ="Button2" runat ="server" Text ="AddItem" Enabled ="" />