用戶認證管理設計方案

 

用戶認證管理設計方案

1 設計思路
爲了設計一套具有較強可擴展性的用戶認證管理,需要建立用戶、角色和權限等數據庫表,並且建立之間的關係,具體實現如下。
1.1 用戶
用戶僅僅是純粹的用戶,用來記錄用戶相關信息,如用戶名、密碼等,權限是被分離出去了的。用戶(User)要擁有對某種資源的權限,必須通過角色(Role)去關聯。
用戶通常具有以下屬性:
ü         編號,在系統中唯一。
ü         名稱,在系統中唯一。
ü         用戶口令。
ü         註釋,描述用戶或角色的信息。
1.2 角色
角色是使用權限的基本單位,擁有一定數量的權限,通過角色賦予用戶權限,通常具有以下屬性:
ü         編號,在系統中唯一。
ü         名稱,在系統中唯一。
ü         註釋,描述角色信息
1.3 權限
       權限指用戶根據角色獲得對程序某些功能的操作,例如對文件的讀、寫、修改和刪除功能,通常具有以下屬性:
ü         編號,在系統中唯一。
ü         名稱,在系統中唯一。
ü         註釋,描述權限信息
1.4 用戶與角色的關係
一個用戶(User)可以隸屬於多個角色(Role),一個角色組也可擁有多個用戶,用戶角色就是用來描述他們之間隸屬關係的對象。用戶(User)通過角色(Role)關聯所擁有對某種資源的權限,例如
l         用戶(User):
UserID      UserName      UserPwd
1                   張三                 xxxxxx
2                   李四                 xxxxxx    
……
l         角色(Role):
RoleID           RoleName          RoleNote
       01                  系統管理員       監控系統維護管理員
       02                  監控人員          在線監控人員
       03                  調度人員          調度工作人員
       04                  一般工作人員   工作人員
       ……
l         用戶角色(User_Role):
UserRoleID           UserID           RoleID           UserRoleNote
1                       1                   01                  用戶“張三”被分配到角色“系統管理員”
2                        2                   02                  用戶“李四”被分配到角色“監控人員”
3                        2                   03                  用戶“李四”被分配到角色“調度人員”
……
       從該關係表可以看出,用戶所擁有的特定資源可以通過用戶角色來關聯。
1.5 權限與角色的關係
一個角色(Role)可以擁有多個權限(Permission),同樣一個權限可分配給多個角色。例如:
l         角色(Role):
RoleID           RoleName          RoleNote
       01                  系統管理員       監控系統維護管理員
       02                  監控人員          在線監控人員
       03                  調度人員          調度工作人員
       04                  一般工作人員   工作人員
       ……
l         權限(Permission):
PermissionID      PermissionName       PermissionNote
0001                        增加監控                 允許增加監控對象
0002                        修改監控                 允許修改監控對象
0003                        刪除監控                 允許刪除監控對象
0004                        察看監控信息       允許察看監控對象
……
l         角色權限(Role_Permission):
RolePermissionID   RoleID PermissionID RolePermissionNote
1                             01            0001        角色“系統管理員”具有權限“增加監控”
2                             01            0002        角色“系統管理員”具有權限“修改監控”
3                             01            0003        角色“系統管理員”具有權限“刪除監控”
4                             01            0004        角色“系統管理員”具有權限“察看監控”
5                             02            0001        角色“監控人員”具有權限“增加監控”
6                             02            0004        角色“監控人員”具有權限“察看監控”
……
       由以上例子中的角色權限關係可以看出,角色權限可以建立角色和權限之間的對應關係。
1.6 建立用戶權限
用戶權限系統的核心由以下三部分構成:創造權限、分配權限和使用權限。
第一步由Creator創造權限(Permission),Creator在設計和實現系統時會劃分。利用存儲過程CreatePermissionInfo(@PermissionName,@PermissionNote)創建權限信息,指定系統模塊具有哪些權限。
第二步由系統管理員(Administrator)創建用戶和角色,並且指定用戶角色(User-Role)和角色權限(Role-Permission)的關聯關係。

1)        具有創建用戶、修改用戶和刪除用戶的功能: Administrator

l         存儲過程CreateUserInfo(@UserName,@UserPwd)創建用戶信息;
l         存儲過程ModifyUserInfo(@UserName,@UserPwd)修改用戶信息;
l         存儲過程DeleteUserInfo(@UserID)刪除用戶信息;

2)        具有創建角色和刪除角色的功能: Administrator

l         存儲過程CreateRoleInfo(@RoleName,@RoleNote)創建角色信息;
l         存儲過程DeleteRoleInfo(@RoleID)刪除角色信息;
3)Administrator具有建立用戶和角色、角色和權限的關聯關係功能:
l         存儲過程GrantUserRole(@UserID,@RoleID,@UserRoleNote)建立用戶和角色的關聯關係;
l         存儲過程DeleteUserRole(@UserRoleID)刪除用戶和角色的關聯關係;
l         存儲過程GrantRolePermission(@RoleID,@PermissionID,@RolePermissionNote)建立角色和權限的關聯關係;
l         存儲過程DeleteRolePermission(@RolePermissionID)刪除角色和權限的關聯關係;
第三步用戶(User)使用Administrator分配給的權限去使用各個系統模塊。利用存儲過程GetUserRole(@UserID, @UserRoleID output),GetRolePermission(@RoleID,@Role-
-PermissinID output)獲得用戶對模塊的使用權限。
1.7 用戶認證實現
當用戶通過驗證後,由系統自動生成一個128位的TicketID保存到用戶數據庫表中,建立存儲過程Login(@UserID,@UserPwd,@TicketID output)進行用戶認證,認證通過得到一個TicketID,否則TicketID爲null。其流程圖如下:
 
圖1 Login流程圖
得到TicketID後,客戶端在調用服務端方法時傳遞TicketID,通過存儲過程JudgeTicketPermission(@TicketID,@PermissionID)判斷TicketID對應的用戶所具有的權限,並根據其權限進行方法調用。
當用戶退出系統時,建立存儲過程Logout(@UserID)來退出系統。當用戶異常退出系統時,根據最後的登陸時間(LastSignTime)確定用戶的TickeID,建立存儲過程ExceptionLogout(@UserID,@LastSignTime)處理用戶的異常退出。
 
圖2 Logout流程圖
WebService可以採用SoapHeader中寫入TicketID來使得TicketID從客戶端傳遞給服務端。.Net Remoting可以採用CallContext類來實現TicketID從客戶端傳遞給服務端。
2 數據庫設計
2.1 數據庫表
 
圖3 數據庫關係圖
2.2 數據庫表說明
2.2.1 用戶表(Static_User)
 
Static_User

Static_User字段名

詳細解釋

類型

備註

UserID

路線編號

varchar(20)

PK

UserName

用戶名稱

varchar(20)

 

 

UserPwd

用戶密碼

varchar(20)

 

 

LastSignTime

最後登陸時間

datatime

 

 

SignState

用戶登陸狀態標記

int

 

 

TickeID

驗證票記錄編號

varchar(128)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.2 角色表(Static_Role)
 
Static_Role

Static_User字段名

詳細解釋

類型

備註

RoleID

角色編號

varchar(20)

PK

RoleName

角色名稱

varchar(20)

 

 

RoleNote

角色信息描述

varchar(20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.3 用戶-角色表(Static_User_Role)
 
Static_User_Role

Static_User字段名

詳細解釋

類型

備註

UserRoleID

用戶角色編號

varchar(20)

PK

UserID

用戶編號

varchar(20)

FK

RoleID

角色編號

varchar(20)

FK

UserRoleNote

用戶角色信息描述

varchar(20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.4 權限表(Static_Permission)
 
Static_Permission

Static_User字段名

詳細解釋

類型

備註

PermissionID

編號

varchar(20)

PK

PermissionName

權限名稱

varchar(20)

 

 

PermissionNote

全息信息描述

varchar(20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.5 角色-權限表(Static_Role_Permission)
 
Static_Role_Permission

Static_User字段名

詳細解釋

類型

備註

RolePermissionID

角色權限編號

varchar(20)

PK

RoleID

角色編號

varchar(20)

FK

PermissionID

權限編號

varchar(20)

FK

RolePermissionNote

角色權限信息描述

varchar(20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
3 .net技術概要
3.1 WebService SoapHeader
對 SQL 數據庫執行自定義身份驗證和授權。在這種情況中,應向服務傳遞自定義憑據(如用戶名和密碼),並讓服務自己處理身份驗證和授權。 將額外的信息連同請求一起傳遞給 XML Web 服務的簡便方法是通過 SOAP 標頭。爲此,需要在服務中定義一個從 SOAPHeader 派生的類,然後將服務的公共字段聲明爲該類型。這在服務的公共合同中公開,並且當從 WebServiceUtil.exe 創建代理時可由客戶端使用,如下例所示:

 

 
 

using System.Web.Services;

using System.Web.Services.Protocols;

 

// AuthHeader class extends from SoapHeader

public class AuthHeader : SoapHeader {

    public string Username;

    public string Password;

}

 

public class HeaderService : WebService {

    public AuthHeader sHeader;

    …

}
服務中的每個 WebMethod 都可以使用 SoapHeader 自定義屬性定義一組關聯的標頭。默認情況下,標頭是必需的,但也可以定義可選標頭。SoapHeader 屬性指定公共字段的名稱或者 Client 或 Server 類的屬性(本標題中稱爲 Headers 屬性)。在爲輸入標頭調用方法前,WebService 設置 Headers 屬性的值;而當方法爲輸出標頭返回時,WebService 檢索該值。

[WebMethod(Description=”This method requires a custom soap header set by the caller”)]

[SoapHeader(“sHeader”)]

public string SecureMethod() {

 

if (sHeader == null)

return “ERROR: Please supply credentials”;

else

return “USER: ” + sHeader.Username;

 

}

然後,客戶端在調用要求標頭的方法之前,直接在代理類上設置標頭,如下面的示例所示:

HeaderService h = new HeaderService();

AuthHeader myHeader = new AuthHeader();

myHeader.Username = “username”;

myHeader.Password = “password”;

h.AuthHeader = myHeader;

String result = h.SecureMethod();

3.2 .Net Remoting的安全認證方式
CallContext提供與執行代碼路徑一起傳送的屬性集,CallContext是類似於方法調用的線程本地存儲的專用集合對象,並提供對每個邏輯執行線程都唯一的數據槽。數據槽不在其他邏輯線程上的調用上下文之間共享。當 CallContext 沿執行代碼路徑往返傳播並且由該路徑中的各個對象檢查時,可將對象添加到其中。當對另一個 AppDomain 中的對象進行遠程方法調用時,CallContext 類將生成一個與該遠程調用一起傳播的 LogicalCallContext 實例。只有公開 ILogicalThreadAffinative 接口並存儲在 CallContext 中的對象被在 LogicalCallContext 中傳播到 AppDomain 外部。不支持此接口的對象不在 LogicalCallContext 實例中與遠程方法調用一起傳輸。
CallContext.SetData方法存儲給定對象並將其與指定名稱關聯,CallContext.GetData方法從 CallContext 中檢索具有指定名稱的對象。
下面的代碼示例說明如何使用 SetData 方法將主體和標識對象傳輸到遠程位置以進行標識。

public class ClientClass {

   public static void Main() {

      GenericIdentity ident = new GenericIdentity(“Bob”);

      GenericPrincipal prpal = new GenericPrincipal(ident,

                                          Newstring[] {“Level1”});

      LogicalCallContextData data =

 new LogicalCallContextData(prpal);

      //Enter data into the CallContext

      CallContext.SetData(“test data”, data);

 

     

      Console.WriteLine(data.numOfAccesses);

      ChannelServices.RegisterChannel(new TcpChannel());

      RemotingConfiguration.RegisterActivatedClientType(

typeof(HelloServiceClass), “tcp://localhost:8082”);

      HelloServiceClass service = new HelloServiceClass();

      if(service == null) {

          Console.WriteLine(“Could not locate server.”);

          return;

      }

 

      // call remote method

      Console.WriteLine();

      Console.WriteLine(“Calling remote object”);

      Console.WriteLine(service.HelloMethod(“Caveman”));

      Console.WriteLine(service.HelloMethod(“Spaceman”));

      Console.WriteLine(service.HelloMethod(“Bob”));

      Console.WriteLine(“Finished remote object call”);

      Console.WriteLine();

 

      //Extract the returned data from the call context

      LogicalCallContextData returnedData =

         (LogicalCallContextData)CallContext.GetData(“test data”);

 

      Console.WriteLine(data.numOfAccesses);

      Console.WriteLine(returnedData.numOfAccesses);

   }

}

下面的代碼示例說明如何使用 GetData 方法將主體和標識對象傳輸到遠程位置以進行標識。

using System;

using System.Text;

using System.Runtime.Remoting.Messaging;

using System.Security.Principal;

 

public class HelloServiceClass : MarshalByRefObject {

   static int n_instances;

   int instanceNum;

 

   public HelloServiceClass() {

      n_instances++;

      instanceNum = n_instances;

      Console.WriteLine(this.GetType().Name + ” has been created.

             Instance # = {0}”, instanceNum);

   }

 

  ~HelloServiceClass() {

      Console.WriteLine(“Destroyed instance {0} of

HelloServiceClass.”, instanceNum);     

   }

 

   public String HelloMethod(String name) {

 

      //Extract the call context data

      LogicalCallContextData data =

          (LogicalCallContextData)CallContext.GetData(“test data”);     

      IPrincipal myPrincipal = data.Principal;

     

      //Check the user identity

      if(myPrincipal.Identity.Name == “Bob”) {

         Console.WriteLine(“\nHello {0}, you are identified!”,

myPrincipal.Identity.Name);

         Console.WriteLine(data.numOfAccesses);

      }

      else {

         Console.WriteLine(“Go away! You are not identified!”);

         return String.Empty;

      }

 

        // calculate and return result to client   

      return “Hi there ” + name + “.”;

   }

}

4 詳細代碼設計
4.1 WebService代碼設計
WebService端代碼主要進行對數據庫的操作,建立起Client操作數據庫所需要的方法,供Client的端調用。

1)class UserInfoMng() 用戶信息管理類,其中包括方法:

l         CreateUserInfo(string UserName string UserPwd) 建立用戶信息,調用存儲過程CreateUserInfo(@UserName,@UserPwd)

l         ModifyUserInfo(string UserName string UserPwd) 修改用戶信息,調用存儲過程ModifyUserInfo(@UserName,@UserPwd)

l         DeleteUserInfo() 刪除用戶信息,調用存儲過程DeleteUserInfo

(@UserID)

2)class UserAuthentication() 用戶認證類,用來實現用戶角色、權限的設置,包括方法:

l         CreatePermissionInfo(string PermissionName string Permissi-

-onNote) 建立權限信息,調用存儲過程CreatePermissionInfo

(@PermissionName,@PermissionNote)

l         CreateRoleInfo(string RoleName string RoleNote) 建立角色信息,調用存儲過程CreateRoleInfo(@RoleName,@RoleNote)

l         DeleteRoleInfo() 刪除角色信息,調用存儲過程DeleteRoleInfo

(@RoleID)

l         GrantUserRole(string UserID string RoleID string UserRoleNote) 授予用戶角色,調用存儲過程GrantUserRole(@UserID,@RoleID,

@UserRoleNote)

l         DeleteUserRole() 刪除用戶角色,調用存儲過程DeleteUserRole

(@UserRoleID)

l         GrantRolePermission(string RoleID string PermissionID string RolePermissionNote) 授予角色權限,調用存儲過程GrantRolePermission(@RoleID,@PermissionID,@RolePermissionNote)

l         DeleteRolePermission() 刪除授予的角色權限,調用存儲過程

DeleteRolePermission(@RolePermissionID)

4.2 用戶認證代碼設計(Client端)
Client端調用WebService方法來進行數據庫訪問,Client端代碼設計主要實現界面的功能,包括:權限設置、用戶管理、用戶授權管理和用戶認證管理

1)權限設置

class PermissionInfoMng() 用戶權限信息管理類,包括方法:

l         CreatePermissionInfo() 建立權限信息

2)用戶管理

class UserInfoMng() 用戶信息管理類,包括方法:

l         CreateUserInfo() 建立用戶信息

l         ModifyUserInfo() 修改用戶信息

l         DeleteUserInfo() 刪除用戶信息

3)用戶授權管理

class RoleInfoMng() 角色信息管理類,包括方法:

l         CreateRoleInfo() 建立角色信息

l         DeleteRoleInfo() 刪除角色信息

class UserRoleMng() 用戶角色管理類,包括方法:

l   nbsp;      GrantUserRole() 授予用戶角色

l         DeleteUserRole() 刪除用戶角色

class RolePermissionMng() 角色權限管理類,包括方法

l         GrantRolePermission() 授予角色權限

l         DeleteRolePermission() 刪除角色權限

4)用戶認證管理

class Authentication() 用戶認證類,包括方法:

l         Login(string UserName string UserPwd) 用戶登陸認證,用戶認證通過分配給用戶一個TicketID,否則TicketID則爲null

l         Logout() 用戶正常退出

l         ExceptionLogout() 用戶異常退出

 

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