微服務(wù)架構(gòu)下訪問(wèn)控制模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱永強(qiáng) 方 意 宮學(xué)慶

(華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院 上海 200062)

0 引 言

訪問(wèn)控制是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的訪問(wèn)權(quán)限授予認(rèn)證通過(guò)的訪問(wèn)用戶的過(guò)程，它作為信息系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一，直接影響著一個(gè)系統(tǒng)的安全與效率。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速迭代，微服務(wù)架構(gòu)[1]以其靈活拓展、獨(dú)立部署等優(yōu)點(diǎn)在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中被廣泛采用。一些流行的微服務(wù)框架比如Spring Cloud、Dubbo、HSF等在互聯(lián)網(wǎng)公司的主要業(yè)務(wù)中扮演舉足輕重的角色。與此同時(shí)，訪問(wèn)控制在微服務(wù)架構(gòu)的信息系統(tǒng)中會(huì)變得更加復(fù)雜，因此研究該問(wèn)題有較為重大的意義。

如圖1(a)表示的是單體系統(tǒng)訪問(wèn)控制流程，單體系統(tǒng)的訪問(wèn)控制通常采用集中式的管理方式。第1步通過(guò)權(quán)限控制模塊識(shí)別用戶的身份信息，并進(jìn)行身份認(rèn)證；第2步根據(jù)已制定的訪問(wèn)規(guī)則來(lái)約束訪問(wèn)行為；第3步訪問(wèn)相應(yīng)的功能的業(yè)務(wù)模塊。單體系統(tǒng)的訪問(wèn)控制模塊跟業(yè)務(wù)模塊在同一進(jìn)程中，通過(guò)維護(hù)有狀態(tài)的用戶登錄信息進(jìn)行訪問(wèn)控制，如Session等技術(shù)。圖1(b)表示的是微服務(wù)架構(gòu)下的訪問(wèn)控制方式。它將傳統(tǒng)的單體系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)內(nèi)容被拆分成若干個(gè)不同的微服務(wù)實(shí)例，訪問(wèn)控制模塊可以單獨(dú)成為一個(gè)服務(wù)，也可以拆分到在各個(gè)業(yè)務(wù)服務(wù)中。相比較單體系統(tǒng)的訪問(wèn)控制方式痛點(diǎn)如下:

(1) 當(dāng)訪問(wèn)者不僅僅是用戶，還包括其他服務(wù)的調(diào)用時(shí)，單體系統(tǒng)架構(gòu)下訪問(wèn)控制的管理方式就不再滿足需求。要考慮訪問(wèn)入口適用的場(chǎng)景，會(huì)出現(xiàn)用戶與服務(wù)間的鑒權(quán)、服務(wù)與服務(wù)間的鑒權(quán)等多種場(chǎng)景。

(2) 微服務(wù)架構(gòu)下的訪問(wèn)請(qǐng)求一般是無(wú)狀態(tài)的，導(dǎo)致用戶的每次請(qǐng)求都需要進(jìn)行訪問(wèn)控制，這樣使得訪問(wèn)控制模塊的訪問(wèn)壓力變大。

(3) 微服務(wù)架構(gòu)下的系統(tǒng)需要管理一些特有的資源信息，比如對(duì)服務(wù)實(shí)例信息的管理。該管理方式是在傳統(tǒng)負(fù)載均衡技術(shù)的基礎(chǔ)上可以增加對(duì)服務(wù)實(shí)例訪問(wèn)的管理，對(duì)不同訪問(wèn)請(qǐng)求設(shè)定提供服務(wù)的實(shí)例信息，從而提高系統(tǒng)管理的靈活性。

訪問(wèn)控制模型是用來(lái)表示訪問(wèn)者與訪問(wèn)資源間的關(guān)系，這種關(guān)系是訪問(wèn)中遵守的規(guī)則與策略。RBAC(Role-Based Access Control)是目前信息系統(tǒng)中廣泛認(rèn)可的訪問(wèn)控制模型，目前在微服務(wù)架構(gòu)下基于RBAC訪問(wèn)控制模型還沒(méi)有較為成熟的方案。微服務(wù)架構(gòu)下，傳統(tǒng)的權(quán)限管理模型不能滿足微服務(wù)場(chǎng)景的需求，體現(xiàn)在對(duì)不同服務(wù)提供的Restful接口、服務(wù)實(shí)例信息、服務(wù)間調(diào)用權(quán)限等信息的管理。此外，用戶權(quán)限管理數(shù)據(jù)庫(kù)與資源數(shù)據(jù)庫(kù)是分庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，因此在進(jìn)行權(quán)限的校驗(yàn)操作時(shí)需要對(duì)權(quán)限管理過(guò)程進(jìn)行控制。

基于上述痛點(diǎn)，本文將在RBAC模型的基礎(chǔ)上提出微服務(wù)下的權(quán)限管理模型MSAM。該模型可以提供一套微服務(wù)架構(gòu)下包含服務(wù)間權(quán)限管理、服務(wù)實(shí)例信息管理等的細(xì)粒度權(quán)限管理機(jī)制。此外，下文還將介紹通過(guò)集中式權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)與分布式權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)兩種方式來(lái)討論基于微服務(wù)架構(gòu)的訪問(wèn)控制設(shè)計(jì)方案。

1 訪問(wèn)控制模型及實(shí)現(xiàn)

本節(jié)研究并分析了RBAC模型及其衍生模型，并從庫(kù)表設(shè)計(jì)、訪問(wèn)模塊、認(rèn)證與鑒權(quán)框架等方面介紹了相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方案。

1.1 RBAC模型

RBAC模型最初是由D. Ferraiolo 和R. Kuhn提出[2]，引入了角色的概念并給出了基本的語(yǔ)義。其主要觀點(diǎn)是將權(quán)限信息賦予給角色來(lái)管理，通過(guò)給用戶分配不同的角色，從而實(shí)現(xiàn)將權(quán)限對(duì)用戶的分配。

近年來(lái)RBAC模型的發(fā)展中，研究較為全面且公認(rèn)的是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院于2001年制定出的NIST RBAC模型[3]，其中后者是對(duì)前者的抽象與概括。NIST RBAC模型分為4個(gè)層次，從基本到復(fù)雜依次為基本模型Flat RBAC、角色分級(jí)模型Hierarchical RBAC、角色限制模型Constrained RBAC和均衡對(duì)稱模型Symmetric RBAC等4個(gè)等級(jí)，這4個(gè)等級(jí)的功能是遞增的。

1.2 RBAC的衍生模型及實(shí)現(xiàn)

1.2.1 拓展型權(quán)限管理模型E-RBAC

E-RBAC(Extended Role-Based Access Control)[4]模型是在RBAC模型的基礎(chǔ)上增加了用戶授權(quán)的機(jī)制。如圖2所示，E-RBAC模型通過(guò)用戶和角色組合授權(quán)的方法，使得權(quán)限控制的方式變得更加靈活。

圖2 E-RBAC模型圖

該模型在庫(kù)表設(shè)計(jì)中用戶信息表與角色信息表為同一張數(shù)據(jù)庫(kù)表，并在該表中設(shè)置“是否角色”的字段用來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)表中的元組是用戶還是角色的元組。該模型考慮了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)空間的合理使用，與傳統(tǒng)的RBAC模型比較，優(yōu)勢(shì)在于一方面將用戶信息與角色信息放置在同一張表中管理，通過(guò)屬性字段來(lái)加以區(qū)分，減少了數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)；另一方面提出了增加用戶與權(quán)限進(jìn)行關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)，使用用戶和角色混合授權(quán)。

但隨著用戶信息的增加，這種設(shè)計(jì)方式會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)表字段出現(xiàn)大量的空值，不利于數(shù)據(jù)庫(kù)表的維護(hù)與處理。另外，這種設(shè)計(jì)形式會(huì)增加額外判斷條件的處理，影響訪問(wèn)控制的效率。

1.2.2 USAM通用權(quán)限管理模型

USAM(Universal Scheme of Authority Management)模型[5]提出了一種管理功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限更加有效的方式。如圖3所示，該模型在傳統(tǒng)RBAC的功能權(quán)限的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景增加了數(shù)據(jù)權(quán)限的管理。該模型拓展了RBAC基本模型，包含用戶、角色、組織表、資源、功能權(quán)限、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)對(duì)象、操作類型等8個(gè)實(shí)體。

圖3 USAM模型圖

該模型相比傳統(tǒng)RBAC模型的優(yōu)勢(shì)在于一方面將權(quán)限信息拆分為資源信息與操作類型信息，使得權(quán)限信息更加細(xì)化，方便用戶對(duì)權(quán)限信息的管理；另一方面在用戶、角色、權(quán)限實(shí)體中增加了用戶與角色間對(duì)權(quán)限屏蔽關(guān)系的設(shè)計(jì)，可以靈活修改需要屏蔽的角色權(quán)限。

該模型的缺點(diǎn)在于對(duì)角色權(quán)限出現(xiàn)重復(fù)的情況未進(jìn)行分析說(shuō)明，這種情況下權(quán)限屏蔽操作的維護(hù)信息較難處理。此外，數(shù)據(jù)權(quán)限的管理過(guò)于復(fù)雜，影響系統(tǒng)處理效率。

這兩種RBAC的衍生模型雖然在傳統(tǒng)的權(quán)限管理系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)控制模型的功能，但是在微服務(wù)場(chǎng)景下仍會(huì)出現(xiàn)對(duì)服務(wù)間權(quán)限功能以及數(shù)據(jù)權(quán)限不滿足等問(wèn)題。所以在微服務(wù)場(chǎng)景下需要提出相應(yīng)的訪問(wèn)控制模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的訪問(wèn)控制方案。

1.3 微服務(wù)架構(gòu)下的訪問(wèn)控制方案

1.3.1 單點(diǎn)登錄

在微服務(wù)場(chǎng)景下，訪問(wèn)請(qǐng)求往往是無(wú)狀態(tài)的，這就意味著每次請(qǐng)求需要進(jìn)行權(quán)限校驗(yàn)，但是系統(tǒng)需要單個(gè)身份認(rèn)證的訪問(wèn)入口。單點(diǎn)登錄(SSO)[6]使得每個(gè)提供資源的服務(wù)都必須與認(rèn)證服務(wù)交互，這會(huì)產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，在微應(yīng)用的個(gè)數(shù)增多時(shí)，這種方案的弊端會(huì)尤為明顯。

1.3.2 分布式Session方案

分布式Session[7]方案原理是將用戶認(rèn)證的信息存儲(chǔ)在共享內(nèi)存中，通常由用戶Session實(shí)現(xiàn)方式是簡(jiǎn)單的分布式哈希映射。當(dāng)用戶登錄微服務(wù)系統(tǒng)后，用戶信息可以從共享存儲(chǔ)中獲取，下一次請(qǐng)求中以Session ID的方式請(qǐng)求，便可獲取用戶信息。該方案是支持高可用且可擴(kuò)展，缺點(diǎn)在于共享存儲(chǔ)需要一定保護(hù)機(jī)制，需要建立安全的鏈接進(jìn)行訪問(wèn)，這便提高了系統(tǒng)復(fù)雜性。

1.3.3 令牌與API網(wǎng)關(guān)結(jié)合

隨著微服務(wù)、Docker等技術(shù)的興起，基于令牌的認(rèn)證方式已經(jīng)越來(lái)越流行。相比較傳統(tǒng)Session中的Session ID，Token不僅僅是一個(gè)key，它包含了用戶的身份信息，通過(guò)驗(yàn)證令牌就可以完成身份校驗(yàn)。像微博、QQ等服務(wù)的API很多都是使用該方式進(jìn)行認(rèn)證的。

用戶在首次登錄系統(tǒng)身份信息校驗(yàn)通過(guò)后，微服務(wù)授權(quán)服務(wù)會(huì)提供該用戶權(quán)限信息令牌。該令牌由身份驗(yàn)證服務(wù)進(jìn)行簽名，并且必須包含足夠的信息，以便可以在所有微服務(wù)中建立用戶身份。令牌會(huì)附加在每一次訪問(wèn)請(qǐng)求中，在API網(wǎng)關(guān)進(jìn)行令牌解析，權(quán)限校驗(yàn)通過(guò)的請(qǐng)求會(huì)路由之指定提供服務(wù)去處理。

1.4 微服務(wù)架構(gòu)下的訪問(wèn)控制相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.4.1 認(rèn)證協(xié)議

認(rèn)證協(xié)議是處理系統(tǒng)驗(yàn)證用戶身份的協(xié)議。OAuth[8]是目前主流的認(rèn)證協(xié)議，OAuth 2.0是OAuth的新版本，更具有簡(jiǎn)單易用性。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)組織在資源擁有者和服務(wù)提供商之間的交互動(dòng)作來(lái)代表用戶，也可以允許授權(quán)給第三方應(yīng)用以獲得訪問(wèn)的權(quán)限。同時(shí)為Web應(yīng)用、桌面應(yīng)用等場(chǎng)景下提供特定的認(rèn)證流程。

1.4.2 認(rèn)證機(jī)制

JWT(Json web token)[9]是一種基于JSON格式的訪問(wèn)令牌標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于分布式系統(tǒng)中的單點(diǎn)登錄的場(chǎng)景中。JWT的聲明一般被用在系統(tǒng)訪問(wèn)者和服務(wù)資源擁有者間傳遞認(rèn)證的訪問(wèn)者身份信息的載體，從而根據(jù)用戶信息對(duì)應(yīng)的權(quán)限獲取資源服務(wù)器的資源。此外，JWT也可直接被用于通過(guò)加密進(jìn)行認(rèn)證，從而保證信息的安全性。

JWT的主要優(yōu)勢(shì)在于使用無(wú)狀態(tài)、可擴(kuò)展的方式處理應(yīng)用中的用戶會(huì)話。服務(wù)端可以通過(guò)內(nèi)嵌的的聲明信息，很容易地獲取用戶的會(huì)話信息，而不需要去訪問(wèn)用戶或會(huì)話的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而降低數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)壓力。

1.4.3 鑒權(quán)框架

鑒權(quán)框架Spring Cloud Security[10]基于OAuth2 和OpenID協(xié)議的可配置的單點(diǎn)登錄機(jī)制，并且使用Token保障資源訪問(wèn)安全。此外，該框架引入U(xiǎn)AA鑒權(quán)服務(wù)[11]。UAA是一種權(quán)限控制的Web服務(wù)，該服務(wù)用于管理賬戶、客戶端和訪問(wèn)控制的問(wèn)題令牌(Issue Token)。UAA實(shí)現(xiàn)了OAuth2授權(quán)框架和通過(guò)運(yùn)用基于JWT的Issue Token來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)訪問(wèn)控制中權(quán)限傳輸載體的功能。

UAA基于OAuth2[12]的認(rèn)證協(xié)議實(shí)現(xiàn)，當(dāng)用戶訪問(wèn)應(yīng)用時(shí)，生成并發(fā)放Token給目標(biāo)客戶端。UAA認(rèn)證服務(wù)包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容: 1) 認(rèn)證對(duì)象。如用戶、代理客戶端以及資源提供服務(wù)器。2) 認(rèn)證類型。主要有授權(quán)碼模式、客戶端模式、密碼模式等類型。3) 認(rèn)證權(quán)限，并作為一個(gè)參數(shù)附加到Access Token上，用于權(quán)限的查詢與鑒別。

2 微服務(wù)架構(gòu)下的權(quán)限管理模型MSAM

本節(jié)中提出了微服務(wù)架構(gòu)下權(quán)限模型MSAM，并與上文提到的兩種基于RBAC模型改進(jìn)的權(quán)限模型進(jìn)行對(duì)比。

2.1 模型設(shè)計(jì)

MSAM模型在RBAC模型的基礎(chǔ)上將權(quán)限分為了功能權(quán)限與數(shù)據(jù)權(quán)限，如圖4所示。功能權(quán)限表示訪問(wèn)者對(duì)服務(wù)中提供的功能訪問(wèn)的權(quán)限，數(shù)據(jù)權(quán)限表示訪問(wèn)功能時(shí)擁有對(duì)哪些數(shù)據(jù)集信息以及服務(wù)實(shí)例的訪問(wèn)權(quán)限。

圖4 MSAM模型圖

其中該模型將功能權(quán)限細(xì)化到服務(wù)層面，直接管理服務(wù)內(nèi)的權(quán)限信息，比如服務(wù)A擁有服務(wù)B中接口1的權(quán)限，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)服務(wù)間調(diào)用場(chǎng)景的權(quán)限管理。該模型還在角色權(quán)限賦予的基礎(chǔ)上添加了用戶權(quán)限的賦予與屏蔽功能，用戶權(quán)限可以在角色權(quán)限的基礎(chǔ)上靈活變更。

此外，該模型將數(shù)據(jù)權(quán)限細(xì)化到數(shù)據(jù)集與服務(wù)實(shí)例信息層面，用于微服務(wù)架構(gòu)下服務(wù)信息的管理。實(shí)現(xiàn)方式上通過(guò)將數(shù)據(jù)權(quán)限授予給組織，其中組織與實(shí)際的機(jī)構(gòu)信息相關(guān)。數(shù)據(jù)權(quán)限還與用戶進(jìn)行關(guān)聯(lián)，支持用戶根據(jù)需求靈活地添加或者屏蔽數(shù)據(jù)權(quán)限。

2.2 權(quán)限管理模型間對(duì)比

MSAM模型與上文兩種基于RBAC模型改進(jìn)的權(quán)限模型的功能對(duì)比分析如表1所示。MSAM模型基于微服務(wù)架構(gòu)將權(quán)限信息分為功能權(quán)限與數(shù)據(jù)權(quán)限。功能權(quán)限新增了服務(wù)層面上的功能權(quán)限管理，服務(wù)信息中包含了服務(wù)實(shí)例信息與服務(wù)權(quán)限信息，相同的服務(wù)會(huì)擁有若干個(gè)服務(wù)實(shí)例與相同的服務(wù)權(quán)限。數(shù)據(jù)權(quán)限新增了服務(wù)實(shí)例與數(shù)據(jù)集兩個(gè)維度，某一條數(shù)據(jù)權(quán)限可以實(shí)現(xiàn)控制對(duì)不同服務(wù)實(shí)例的管理。數(shù)據(jù)集指的是某一功能權(quán)限對(duì)可訪問(wèn)數(shù)據(jù)范圍的集合，比如，數(shù)據(jù)權(quán)限A包含了對(duì)服務(wù)甲中服務(wù)實(shí)例1、2、3的訪問(wèn)權(quán)限，數(shù)據(jù)集包含了id值在[100，200]的數(shù)據(jù)范圍。此外，實(shí)際環(huán)境下數(shù)據(jù)權(quán)限往往與不同組織以及用戶相關(guān)，所以將數(shù)據(jù)權(quán)限與組織機(jī)構(gòu)以及用戶關(guān)聯(lián)，用戶可以在組織機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)權(quán)限的動(dòng)態(tài)管理。

表1中資源數(shù)據(jù)指的是訪問(wèn)者能夠調(diào)用某接口時(shí)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。一般功能權(quán)限指的是對(duì)資源數(shù)據(jù)的操作功能。新增用戶特殊權(quán)限與屏蔽用戶特殊權(quán)限指的是用戶能否在角色的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)管理權(quán)限內(nèi)容。微服務(wù)架構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)分庫(kù)設(shè)計(jì)指的是在實(shí)現(xiàn)權(quán)限信息時(shí)可支持分庫(kù)設(shè)計(jì)。微服務(wù)架構(gòu)服務(wù)權(quán)限設(shè)計(jì)指的是支持微服務(wù)架構(gòu)下一些特有的資源訪問(wèn)功能，比如服務(wù)實(shí)例管理功能等信息。

3 MSAM模型的實(shí)現(xiàn)

3.1 表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

用戶權(quán)限管理數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)表設(shè)計(jì)如圖5所示，圖中給出了一些主要屬性。這個(gè)模型有若干實(shí)體表與關(guān)聯(lián)表，實(shí)體表中包含用戶表、角色表、功能權(quán)限表、權(quán)限信息表、組織表、資源表、服務(wù)實(shí)例表、數(shù)據(jù)信息表、服務(wù)信息表、服務(wù)權(quán)限表等。關(guān)聯(lián)表包括用戶角色關(guān)聯(lián)表、角色權(quán)限關(guān)聯(lián)表、用戶權(quán)限屏蔽關(guān)聯(lián)表、用戶權(quán)限新增關(guān)聯(lián)表、組織資源關(guān)聯(lián)表、用戶資源增加表、用戶資源屏蔽表、用戶組織關(guān)聯(lián)表等。下面從具體三方面介紹拓展的內(nèi)容。

圖5 MSAM模型數(shù)據(jù)庫(kù)模式圖

3.1.1 功能權(quán)限控制的拓展

在權(quán)限復(fù)雜的管理系統(tǒng)中，角色的權(quán)限內(nèi)容經(jīng)常隨時(shí)間和業(yè)務(wù)發(fā)生變化，不同角色的權(quán)限往往會(huì)出現(xiàn)相互交叉的情況。為了在不變更角色權(quán)限信息的條件下適應(yīng)這種變化，權(quán)限管理需要靈活的基于用戶的權(quán)限管理方式。如圖5(A)所示，在用戶表與權(quán)限表間增加用戶屏蔽權(quán)限關(guān)聯(lián)表和用戶增加權(quán)限關(guān)聯(lián)表，用于實(shí)現(xiàn)用戶靈活的權(quán)限管理。于是，通過(guò)定義用戶與權(quán)限表的關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)權(quán)限管理，來(lái)滿足細(xì)粒度的權(quán)限管理場(chǎng)景。例如，用戶甲擁有角色A，但角色A未包含對(duì)接口a的訪問(wèn)權(quán)限，此時(shí)只需要在用戶權(quán)限增加關(guān)聯(lián)表中新增該權(quán)限記錄即可。同理，需要去除某一權(quán)限時(shí)在用戶權(quán)限屏蔽關(guān)聯(lián)表中操作。此外，功能權(quán)限設(shè)計(jì)采用分層的方式，低級(jí)別權(quán)限采用前置權(quán)限的編號(hào)方法，高級(jí)別權(quán)限采用后置權(quán)限的編號(hào)方法。比如對(duì)某一接口的訪問(wèn)權(quán)限的id是100開(kāi)頭，而對(duì)此接口GET方法的權(quán)限id是10001，PUT方法的權(quán)限id是10002，從而實(shí)現(xiàn)了分層權(quán)限管理功能。

3.1.2 數(shù)據(jù)權(quán)限控制的拓展

通過(guò)定義資源表、組織機(jī)構(gòu)表以及組織-資源關(guān)聯(lián)表等，實(shí)現(xiàn)添加數(shù)據(jù)權(quán)限管理功能。在大型組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部，數(shù)據(jù)權(quán)限往往跟部門(mén)機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，本機(jī)構(gòu)只有訪問(wèn)本機(jī)構(gòu)以及下屬機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，所以設(shè)計(jì)將機(jī)構(gòu)、資源表與用戶表相關(guān)聯(lián)，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)權(quán)限信息。此外，在功能權(quán)限表中添加資源ids字段，表示該權(quán)限對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)資源內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)在訪問(wèn)指定接口時(shí)不同種數(shù)據(jù)權(quán)限管理的功能。

針對(duì)微服務(wù)場(chǎng)景，如圖5(B)所示，數(shù)據(jù)資源在傳統(tǒng)信息系統(tǒng)之外增加對(duì)服務(wù)實(shí)例信息的管理，使得不同機(jī)構(gòu)的不同用戶可以在同服務(wù)實(shí)例負(fù)載均衡功能之上實(shí)現(xiàn)靈活配置調(diào)用實(shí)例信息，提高服務(wù)調(diào)用的靈活性與可靠性。例如，用戶甲希望手動(dòng)選擇處理某個(gè)調(diào)用的請(qǐng)求服務(wù)實(shí)例時(shí)，通過(guò)在請(qǐng)求信息中添加對(duì)應(yīng)實(shí)例id，在該類型數(shù)據(jù)權(quán)限的管理模塊中予以控制。

3.1.3 服務(wù)間權(quán)限控制的拓展

定義服務(wù)間調(diào)用權(quán)限管理模塊。服務(wù)間權(quán)限控制數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)如圖5(C)所示。通過(guò)定義服務(wù)信息表與服務(wù)權(quán)限表一對(duì)多的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行服務(wù)間權(quán)限的管理。在微服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下，除了需要管理用戶訪問(wèn)指定服務(wù)的接口權(quán)限，還需要對(duì)服務(wù)間調(diào)用做權(quán)限管理，從而保證服務(wù)間調(diào)用的安全性。

3.2 訪問(wèn)控制實(shí)現(xiàn)方式

3.2.1 集中式訪問(wèn)控制

基于微服務(wù)架構(gòu)的信息系統(tǒng)一般對(duì)外需要一個(gè)訪問(wèn)入口來(lái)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)控制與路由轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)關(guān)功能。網(wǎng)關(guān)與權(quán)限管理服務(wù)關(guān)聯(lián)或者直接訪問(wèn)權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)，不同的訪問(wèn)請(qǐng)求在網(wǎng)關(guān)處統(tǒng)一進(jìn)行權(quán)限校驗(yàn)，校驗(yàn)通過(guò)會(huì)路由到指定的服務(wù)。

集中式訪問(wèn)控制的關(guān)鍵在于有獨(dú)立于其他服務(wù)的訪問(wèn)控制服務(wù)，該服務(wù)負(fù)責(zé)管理其他服務(wù)對(duì)外提供的接口內(nèi)容的權(quán)限內(nèi)容。如圖6所示，通過(guò)該服務(wù)校驗(yàn)的請(qǐng)求可以路由到指定服務(wù)上去；未通過(guò)校驗(yàn)，則返回客戶端沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限。該種管理方式的優(yōu)勢(shì)在于: 一方面訪問(wèn)控制更加集中，有統(tǒng)一對(duì)外的權(quán)限校驗(yàn)入口，可以將非法請(qǐng)求隔離在系統(tǒng)的外部；另一方面方便訪問(wèn)控制，可以統(tǒng)一進(jìn)行權(quán)限管理以及維護(hù)，提高管理效率。但同時(shí)在大量訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，鑒權(quán)服務(wù)需要承擔(dān)過(guò)大的處理壓力，容易出現(xiàn)性能瓶頸，甚至單點(diǎn)故障。

圖6 集中式訪問(wèn)控制架構(gòu)圖

這種方式適用于在微服務(wù)系統(tǒng)中服務(wù)實(shí)例相對(duì)較少的場(chǎng)景，在服務(wù)實(shí)例過(guò)多時(shí)統(tǒng)一的權(quán)限服務(wù)會(huì)承擔(dān)過(guò)大的訪問(wèn)壓力，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。此外，由于權(quán)限統(tǒng)一管理，當(dāng)不同服務(wù)的權(quán)限信息需要隨著業(yè)務(wù)改變時(shí)，需要對(duì)統(tǒng)一的權(quán)限服務(wù)進(jìn)行修改，會(huì)出現(xiàn)權(quán)限管理數(shù)據(jù)庫(kù)的信息變更甚至權(quán)限服務(wù)的重新部署。所以這種實(shí)現(xiàn)方式適用于訪問(wèn)權(quán)限相對(duì)比較固定的場(chǎng)景。

3.2.2 分布式訪問(wèn)控制

微服務(wù)架構(gòu)下分布式訪問(wèn)控制的關(guān)鍵在于每個(gè)服務(wù)擁有獨(dú)立的訪問(wèn)控制模塊，如圖7所示。針對(duì)瀏覽器或者其他服務(wù)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，通過(guò)路由到處理該請(qǐng)求的指定服務(wù)，并在服務(wù)內(nèi)部進(jìn)行權(quán)限校驗(yàn)，來(lái)判斷該請(qǐng)求是否有訪問(wèn)權(quán)限。此外，不同的服務(wù)可以訪問(wèn)同一個(gè)權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)，從而減輕維護(hù)成本。與集中式訪問(wèn)控制方式對(duì)比，分布式權(quán)限管理將權(quán)限的校驗(yàn)功能分布在每個(gè)功能的服務(wù)內(nèi)部，可以提高權(quán)限管理的靈活性。

圖7 分布式訪問(wèn)控制架構(gòu)圖

這種方式更適用于服務(wù)實(shí)例龐雜且權(quán)限靈活多變的場(chǎng)景，不同的服務(wù)實(shí)例維護(hù)自己的權(quán)限信息，獨(dú)立進(jìn)行訪問(wèn)控制，在權(quán)限不要變更的情況下不會(huì)對(duì)其他服務(wù)產(chǎn)生影響。

3.3 訪問(wèn)控制流程

微服務(wù)架構(gòu)下信息管理系統(tǒng)完成鑒權(quán)過(guò)程主要分為用戶身份認(rèn)證、用戶權(quán)限查詢匹配、校驗(yàn)權(quán)限是否合法3個(gè)過(guò)程，下面詳細(xì)介紹項(xiàng)目中的權(quán)限校驗(yàn)過(guò)程。

整體的流程如圖8所示: 首先用戶在登錄頁(yè)面通過(guò)輸入用戶名與密碼組合，如果提交的用戶密碼信息與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的MD5加密過(guò)的密碼信息吻合，則視為身份認(rèn)證通過(guò)。接下來(lái)授權(quán)服務(wù)通過(guò)計(jì)算該用戶角色的權(quán)限與用戶權(quán)限的并集獲取該用戶的權(quán)限信息。UAA服務(wù)根據(jù)用戶與權(quán)限信息生成該用戶Token信息，通過(guò)發(fā)放Token信息給客戶端從而實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)控制。

最后，瀏覽器將Token信息存至本地Cookie中，在下次請(qǐng)求中將Cookie中的Token信息放至HTTP請(qǐng)求的頭部。在鑒權(quán)服務(wù)獲取到Token信息后，獲取出此用戶的權(quán)限信息，并將請(qǐng)求的功能權(quán)限與數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對(duì)，信息一致的請(qǐng)求路由至指定的服務(wù)，不一致則向客戶端回復(fù)沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限。其中集中式權(quán)限管理是路由網(wǎng)關(guān)服務(wù)，分布式訪問(wèn)控制是具體提供功能的服務(wù)。

圖8 權(quán)限校驗(yàn)流程

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于微服務(wù)架構(gòu)的信息管理系統(tǒng)改進(jìn)了RBAC模型，形成了一套用戶鑒權(quán)模型MSAM的數(shù)據(jù)權(quán)限的控制，并且增加了服務(wù)間權(quán)限管理處理，可以滿足對(duì)權(quán)限管理要求的靈活性與拓展性。