GRBAC-storyicon基于角色的访问控制框架-技术圈

Grbac是一个快速，优雅和简洁的RBAC（基于角色的访问控制）框架。它支持增强的通配符并使用Radix树匹配HTTP请求。可以在任何现有的数据库和数据结构中轻松使用它。

grbac的作用是确保指定的资源只能由指定的角色访问。请注意，grbac不负责存储鉴权规则和分辨“当前请求发起者具有哪些角色”，更不负责角色的创建、分配等。这意味着您应该首先配置规则信息，并提供每个请求的发起者具有的角色。

grbac将Host、Path和Method的组合视为Resource，并将Resource绑定到一组角色规则（称为Permission）。只有符合这些规则的用户才能访问相应的Resource。

读取鉴权规则的组件称为Loader。grbac预置了一些Loader，你也可以通过实现func()(grbac.Rules，error)来根据你的设计来自定义Loader，并通过grbac.WithLoader加载它。

1. 最常见的用例

下面是最常见的用例，它使用gin，并将grbac包装成了一个中间件。通过这个例子，你可以很容易地知道如何在其他http框架中使用grbac（比如echo，iris，ace等）：

package main

import (
    "github.com/gin-gonic/gin"
    "github.com/storyicon/grbac"
    "net/http"
    "time"
)

func LoadAuthorizationRules() (rules grbac.Rules, err error) {
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 你可以从数据库或文件加载授权规则
    // 但是你需要以 grbac.Rules 的格式返回你的身份验证规则
    // 提示：你还可以将此函数绑定到golang结构体
    return
}

func QueryRolesByHeaders(header http.Header) (roles []string,err error){
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 这个逻辑可能是从请求的Headers中获取token，并且根据token从数据库中查询用户的相应角色。
    return roles, err
}

func Authorization() gin.HandlerFunc {
    // 在这里，我们通过“grbac.WithLoader”接口使用自定义Loader功能
    // 并指定应每分钟调用一次LoadAuthorizationRules函数以获取最新的身份验证规则。
    // Grbac还提供一些现成的Loader：
    // grbac.WithYAML
    // grbac.WithRules
    // grbac.WithJSON
    // ...
    rbac, err := grbac.New(grbac.WithLoader(LoadAuthorizationRules, time.Minute))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return func(c *gin.Context) {
        roles, err := QueryRolesByHeaders(c.Request.Header)
        if err != nil {
            c.AbortWithError(http.StatusInternalServerError, err)
            return
        }
        state, _ := rbac.IsRequestGranted(c.Request, roles)
        if !state.IsGranted() {
            c.AbortWithStatus(http.StatusUnauthorized)
            return
        }
    }
}

func main(){
    c := gin.New()
    c.Use(Authorization())

    // 在这里通过c.Get、c.Post等函数绑定你的API
    // ...

    c.Run(":8080")
}

2. 概念

这里有一些关于grbac的概念。这很简单，你可能只需要三分钟就能理解。

2.1. Rule

// Rule即规则，用于定义Resource和Permission之间的关系
type Rule struct {
    // ID决定了Rule的优先级。
    // ID值越大意味着Rule的优先级越高。
    // 当请求被多个规则同时匹配时，grbac将仅使用具有最高ID值的规则。
    // 如果有多个规则同时具有最大的ID，则将随机使用其中一个规则。
    ID int `json:"id"`
    *Resource
    *Permission
}

如你所见，Rule由三部分组成：ID，Resource和Permission。 “ID”确定规则的优先级。当请求同时满足多个规则时（例如在通配符中）， grbac将选择具有最高ID的那个，然后使用其权限定义进行身份验证。如果有多个规则同时具有最大的ID，则将随机使用其中一个规则（所以请避免这种情况）。

下面有一个非常简单的例子：

#Rule
- id: 0
  # Resource
  host: "*"
  path: "**"
  method: "*"
  # Permission
  authorized_roles:
  - "*"
  forbidden_roles: []
  allow_anyone: false

#Rule 
- id: 1
  # Resource
  host: domain.com
  path: "/article"
  method: "{DELETE,POST,PUT}"
  # Permission
  authorized_roles:
  - editor
  forbidden_roles: []
  allow_anyone: false

在以yaml格式编写的此配置文件中，ID=0 的规则表明任何具有任何角色的人都可以访问所有资源。但是ID=1的规则表明只有editor可以对文章进行增删改操作。这样，除了文章的操作只能由editor访问之外，任何具有任何角色的人都可以访问所有其他资源。

2.2. Resource

type Resource struct {
    // Host 定义资源的Host，允许使用增强的通配符。
    Host string `json:"host"`
    // Path 定义资源的Path，允许使用增强的通配符。
    Path string `json:"path"`
    // Method 定义资源的Method，允许使用增强的通配符。
    Method string `json:"method"`
}

Resource用于描述Rule适用的资源。当执行IsRequestGranted(c.Request，roles)时，grbac首先将当前的Request与所有Rule中的Resources匹配。

Resource的每个字段都支持增强的通配符

2.3. Permission

// Permission用于定义权限控制信息
type Permission struct {
    // AuthorizedRoles定义允许访问资源的角色
    // 支持的类型: 非空字符串，*
    //      *: 意味着任何角色，但访问者应该至少有一个角色，
    //      非空字符串：指定的角色
    AuthorizedRoles []string `json:"authorized_roles"`
    // ForbiddenRoles 定义不允许访问指定资源的角色
    // ForbiddenRoles 优先级高于AuthorizedRoles
    // 支持的类型：非空字符串，*
    //      *: 意味着任何角色，但访问者应该至少有一个角色，
    //      非空字符串：指定的角色
    //
    ForbiddenRoles []string `json:"forbidden_roles"`
    // AllowAnyone的优先级高于 ForbiddenRoles、AuthorizedRoles
    // 如果设置为true，任何人都可以通过验证。
    // 请注意，这将包括“没有角色的人”。
    AllowAnyone bool `json:"allow_anyone"`
}

“Permission”用于定义绑定到的“Resource”的授权规则。这是易于理解的，当请求者的角色符合“Permission”的定义时，他将被允许访问Resource，否则他将被拒绝访问。

为了加快验证的速度，Permission中的字段不支持“增强的通配符”。在AuthorizedRoles和ForbiddenRoles中只允许*表示所有。

2.4. Loader

Loader用于加载Rule。 grbac预置了一些加载器，你也可以通过实现func()(grbac.Rules, error) 来自定义加载器并通过 grbac.WithLoader 加载它。

method	description
WithJSON(path, interval)	定期从`json`文件加载规则配置
WithYaml(path, interval)	定期从`yaml`文件加载规则配置
WithRules(Rules)	从`grbac.Rules`加载规则配置
WithAdvancedRules(loader.AdvancedRules)	以一种更紧凑的方式定义Rule，并使用`loader.AdvancedRules`加载
WithLoader(loader func()(Rules, error), interval)	使用自定义函数定期加载规则

interval定义了Rules的重载周期。当interval <0时，grbac会放弃周期加载Rules配置; 当interval∈[0,1s）时，grbac会自动将interval设置为5s;

3. 其他例子

这里有一些简单的例子，可以让你更容易理解grbac的工作原理。虽然grbac在大多数http框架中运行良好，但很抱歉我现在只使用gin，所以如果下面的例子中有一些缺陷，请告诉我。

3.1. gin && grbac.WithJSON

如果你想在JSON文件中编写配置文件，你可以通过grbac.WithJSON(filepath，interval)加载它，filepath是你的json文件路径，并且grbac将每隔interval重新加载一次文件。。

[
    {
        "id": 0,
        "host": "*",
        "path": "**",
        "method": "*",
        "authorized_roles": [
            "*"
        ],
        "forbidden_roles": [
            "black_user"
        ],
        "allow_anyone": false
    },
    {
        "id":1,
        "host": "domain.com",
        "path": "/article",
        "method": "{DELETE,POST,PUT}",
        "authorized_roles": ["editor"],
        "forbidden_roles": [],
        "allow_anyone": false
    }
]

以上是“JSON”格式的身份验证规则示例。它的结构基于grbac.Rules。

func QueryRolesByHeaders(header http.Header) (roles []string,err error){
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 这个逻辑可能是从请求的Headers中获取token，并且根据token从数据库中查询用户的相应角色。
    return roles, err
}

func Authentication() gin.HandlerFunc {
    rbac, err := grbac.New(grbac.WithJSON("config.json", time.Minute * 10))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return func(c *gin.Context) {
        roles, err := QueryRolesByHeaders(c.Request.Header)
        if err != nil {
            c.AbortWithError(http.StatusInternalServerError, err)
            return
        }

        state, err := rbac.IsRequestGranted(c.Request, roles)
        if err != nil {
            c.AbortWithStatus(http.StatusInternalServerError)
            return
        }

        if !state.IsGranted() {
            c.AbortWithStatus(http.StatusUnauthorized)
            return
        }
    }
}

func main(){
    c := gin.New()
    c.Use(Authentication())

    // 在这里通过c.Get、c.Post等函数绑定你的API
    // ...
    
    c.Run(":8080")
}

3.2. echo && grbac.WithYaml

如果你想在YAML文件中编写配置文件，你可以通过grbac.WithYAML(file，interval)加载它，file是你的yaml文件路径，并且grbac将每隔一个interval重新加载一次文件。

#Rule
- id: 0
  # Resource
  host: "*"
  path: "**"
  method: "*"
  # Permission
  authorized_roles:
  - "*"
  forbidden_roles: []
  allow_anyone: false

#Rule 
- id: 1
  # Resource
  host: domain.com
  path: "/article"
  method: "{DELETE,POST,PUT}"
  # Permission
  authorized_roles:
  - editor
  forbidden_roles: []
  allow_anyone: false

以上是“YAML”格式的认证规则的示例。它的结构基于grbac.Rules。

func QueryRolesByHeaders(header http.Header) (roles []string,err error){
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 这个逻辑可能是从请求的Headers中获取token，并且根据token从数据库中查询用户的相应角色。
    return roles, err
}

func Authentication() echo.MiddlewareFunc {
    rbac, err := grbac.New(grbac.WithYAML("config.yaml", time.Minute * 10))
    if err != nil {
            panic(err)
    }
    return func(echo.HandlerFunc) echo.HandlerFunc {
        return func(c echo.Context) error {
            roles, err := QueryRolesByHeaders(c.Request().Header)
            if err != nil {
                    c.NoContent(http.StatusInternalServerError)
                    return nil
            }
            state, err := rbac.IsRequestGranted(c.Request(), roles)
            if err != nil {
                    c.NoContent(http.StatusInternalServerError)
                    return nil
            }
            if state.IsGranted() {
                    return nil
            }
            c.NoContent(http.StatusUnauthorized)
            return nil
        }
    }
}

func main(){
    c := echo.New()
    c.Use(Authentication())

    // 在这里通过c.Get、c.Post等函数绑定你的API
    // ...
    
}

3.3. iris && grbac.WithRules

如果你想直接在代码中编写认证规则，grbac.WithRules（rules）提供了这种方式，你可以像这样使用它：

func QueryRolesByHeaders(header http.Header) (roles []string,err error){
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 这个逻辑可能是从请求的Headers中获取token，并且根据token从数据库中查询用户的相应角色。
    return roles, err
}

func Authentication() iris.Handler {
    var rules = grbac.Rules{
        {
            ID: 0,
            Resource: &grbac.Resource{
                Host: "*",
                Path: "**",
                Method: "*",
            },
            Permission: &grbac.Permission{
                AuthorizedRoles: []string{"*"},
                ForbiddenRoles: []string{"black_user"},
                AllowAnyone: false,
            },
        },
        {
            ID: 1,
            Resource: &grbac.Resource{
                Host: "domain.com",
                Path: "/article",
                Method: "{DELETE,POST,PUT}",
            },
            Permission: &grbac.Permission{
                AuthorizedRoles: []string{"editor"},
                ForbiddenRoles: []string{},
                AllowAnyone: false,
            },
        },
    }
    rbac, err := grbac.New(grbac.WithRules(rules))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return func(c context.Context) {
        roles, err := QueryRolesByHeaders(c.Request().Header)
        if err != nil {
            c.StatusCode(http.StatusInternalServerError)
            c.StopExecution()
            return
        }
        state, err := rbac.IsRequestGranted(c.Request(), roles)
        if err != nil {
            c.StatusCode(http.StatusInternalServerError)
            c.StopExecution()
            return
        }
        if !state.IsGranted() {
            c.StatusCode(http.StatusUnauthorized)
            c.StopExecution()
            return
        }
    }
}

func main(){
    c := iris.New()
    c.Use(Authentication())

    // 在这里通过c.Get、c.Post等函数绑定你的API
    // ...
    
}

3.4. ace && grbac.WithAdvancedRules

如果你想直接在代码中编写认证规则，grbac.WithAdvancedRules(rules)提供了这种方式，你可以像这样使用它：

func QueryRolesByHeaders(header http.Header) (roles []string,err error){
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 这个逻辑可能是从请求的Headers中获取token，并且根据token从数据库中查询用户的相应角色。
    return roles, err
}

func Authentication() ace.HandlerFunc {
    var advancedRules = loader.AdvancedRules{
        {
            Host: []string{"*"},
            Path: []string{"**"},
            Method: []string{"*"},
            Permission: &grbac.Permission{
                AuthorizedRoles: []string{},
                ForbiddenRoles: []string{"black_user"},
                AllowAnyone: false,
            },
        },
        {
            Host: []string{"domain.com"},
            Path: []string{"/article"},
            Method: []string{"PUT","DELETE","POST"},
            Permission: &grbac.Permission{
                AuthorizedRoles: []string{"editor"},
                ForbiddenRoles: []string{},
                AllowAnyone: false,
            },
        },
    }
    auth, err := grbac.New(grbac.WithAdvancedRules(advancedRules))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return func(c *ace.C) {
        roles, err := QueryRolesByHeaders(c.Request.Header)
        if err != nil {
        c.AbortWithStatus(http.StatusInternalServerError)
            return
        }
        state, err := auth.IsRequestGranted(c.Request, roles)
        if err != nil {
            c.AbortWithStatus(http.StatusInternalServerError)
            return
        }
        if !state.IsGranted() {
            c.AbortWithStatus(http.StatusUnauthorized)
            return
        }
    }
}

func main(){
    c := ace.New()
    c.Use(Authentication())

    // 在这里通过c.Get、c.Post等函数绑定你的API
    // ...
    
}

loader.AdvancedRules试图提供一种比grbac.Rules更紧凑的定义鉴权规则的方法。

3.5. gin && grbac.WithLoader

func QueryRolesByHeaders(header http.Header) (roles []string,err error){
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 这个逻辑可能是从请求的Headers中获取token，并且根据token从数据库中查询用户的相应角色。
    return roles, err
}

type MySQLLoader struct {
    session *gorm.DB
}

func NewMySQLLoader(dsn string) (*MySQLLoader, error) {
    loader := &MySQLLoader{}
    db, err := gorm.Open("mysql", dsn)
    if err  != nil {
        return nil, err
    }
    loader.session = db
    return loader, nil
}

func (loader *MySQLLoader) LoadRules() (rules grbac.Rules, err error) {
    // 在这里实现你的逻辑
    // ...
    // 你可以从数据库或文件加载授权规则
    // 但是你需要以 grbac.Rules 的格式返回你的身份验证规则
    // 提示：你还可以将此函数绑定到golang结构体
    return
}

func Authentication() gin.HandlerFunc {
    loader, err := NewMySQLLoader("user:password@/dbname?charset=utf8&parseTime=True&loc=Local")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    rbac, err := grbac.New(grbac.WithLoader(loader.LoadRules, time.Second * 5))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return func(c *gin.Context) {
        roles, err := QueryRolesByHeaders(c.Request.Header)
        if err != nil {
            c.AbortWithStatus(http.StatusInternalServerError)
            return
        }
            
        state, err := rbac.IsRequestGranted(c.Request, roles)
        if err != nil {
            c.AbortWithStatus(http.StatusInternalServerError)
            return
        }
        if !state.IsGranted() {
            c.AbortWithStatus(http.StatusUnauthorized)
            return
        }
    }
}

func main(){
    c := gin.New()
    c.Use(Authorization())

    // 在这里通过c.Get、c.Post等函数绑定你的API
    // ...

    c.Run(":8080")
}

4. 增强的通配符

Wildcard支持的语法：

pattern:
  { term }
term:
  '*'         匹配任何非路径分隔符的字符串
  '**'        匹配任何字符串，包括路径分隔符.
  '?'         匹配任何单个非路径分隔符
  '[' [ '^' ] { character-range } ']'
        character class (must be non-empty)
  '{' { term } [ ',' { term } ... ] '}'
  c           匹配字符 c (c != '*', '?', '\\', '[')
  '\\' c      匹配字符 c

character-range:
  c           匹配字符 c (c != '\\', '-', ']')
  '\\' c      匹配字符 c
  lo '-' hi   匹配字符 c for lo <= c <= hi

5. 运行效率

➜ gos test -bench=. 
goos: linux
goarch: amd64
pkg: github.com/storyicon/grbac/pkg/tree
BenchmarkTree_Query                   2000           541397 ns/op
BenchmarkTree_Foreach_Query           2000           1360719 ns/op
PASS
ok      github.com/storyicon/grbac/pkg/tree     13.182s

测试用例包含1000个随机规则，“BenchmarkTree_Query”和“BenchmarkTree_Foreach_Query”函数分别测试四个请求：

541397/(4*1e9)=0.0001s

当有1000条规则时，每个请求的平均验证时间为“0.0001s”，这很快（大多数时间在通配符的匹配上）。