权限系统设计详解

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2022年8月15日约 4166 字大约 14 分钟

作者:转转技术团队

原文:https://mp.weixin.qq.com/s/ONMuELjdHYa0yQceTj01Iw

老权限系统的问题与现状

转转公司在过去并没有一个统一的权限管理系统,权限管理由各业务自行研发或是使用其他业务的权限系统,权限管理的不统一带来了不少问题:

  1. 各业务重复造轮子,维护成本高
  2. 各系统只解决部分场景问题,方案不够通用,新项目选型时没有可靠的权限管理方案
  3. 缺乏统一的日志管理与审批流程,在授权信息追溯上十分困难

基于上述问题,去年底公司启动建设转转统一权限系统,目标是开发一套灵活、易用、安全的权限管理系统,供各业务使用。

业界权限系统的设计方式

目前业界主流的权限模型有两种,下面分别介绍下:

  • 基于角色的访问控制(RBAC)
  • 基于属性的访问控制(ABAC)

RBAC 模型

基于角色的访问控制(Role-Based Access Control,简称 RBAC) 指的是通过用户的角色(Role)授权其相关权限,实现了灵活的访问控制,相比直接授予用户权限,要更加简单、高效、可扩展。

一个用户可以拥有若干角色,每一个角色又可以被分配若干权限这样,就构造成“用户-角色-权限” 的授权模型。在这种模型中,用户与角色、角色与权限之间构成了多对多的关系。

用一个图来描述如下:

RBAC 权限模型示意图

当使用 RBAC模型 时,通过分析用户的实际情况,基于共同的职责和需求,授予他们不同角色。这种 用户 -> 角色 -> 权限 间的关系,让我们可以不用再单独管理单个用户权限,用户从授予的角色里面获取所需的权限。

以一个简单的场景(Gitlab 的权限系统)为例,用户系统中有 AdminMaintainerOperator 三种角色,这三种角色分别具备不同的权限,比如只有 Admin 具备创建代码仓库、删除代码仓库的权限,其他的角色都不具备。我们授予某个用户 Admin 这个角色,他就具备了 创建代码仓库删除代码仓库 这两个权限。

通过 RBAC模型 ,当存在多个用户拥有相同权限时,我们只需要创建好拥有该权限的角色,然后给不同的用户分配不同的角色,后续只需要修改角色的权限,就能自动修改角色内所有用户的权限。

ABAC 模型

基于属性的访问控制(Attribute-Based Access Control,简称 ABAC) 是一种比 RBAC模型 更加灵活的授权模型,它的原理是通过各种属性来动态判断一个操作是否可以被允许。这个模型在云系统中使用的比较多,比如 AWS,阿里云等。

考虑下面这些场景的权限控制:

  1. 授权某个人具体某本书的编辑权限
  2. 当一个文档的所属部门跟用户的部门相同时,用户可以访问这个文档
  3. 当用户是一个文档的拥有者并且文档的状态是草稿,用户可以编辑这个文档
  4. 早上九点前禁止 A 部门的人访问 B 系统
  5. 在除了上海以外的地方禁止以管理员身份访问 A 系统
  6. 用户对 2022-06-07 之前创建的订单有操作权限

可以发现上述的场景通过 RBAC模型 很难去实现,因为 RBAC模型 仅仅描述了用户可以做什么操作,但是操作的条件,以及操作的数据,RBAC模型 本身是没有这些限制的。但这恰恰是 ABAC模型 的长处,ABAC模型 的思想是基于用户、访问的数据的属性、以及各种环境因素去动态计算用户是否有权限进行操作。

ABAC 模型的原理

ABAC模型 中,一个操作是否被允许是基于对象、资源、操作和环境信息共同动态计算决定的。

  • 对象:对象是当前请求访问资源的用户。用户的属性包括 ID,个人资源,角色,部门和组织成员身份等
  • 资源:资源是当前用户要访问的资产或对象,例如文件,数据,服务器,甚至 API
  • 操作:操作是用户试图对资源进行的操作。常见的操作包括“读取”,“写入”,“编辑”,“复制”和“删除”
  • 环境:环境是每个访问请求的上下文。环境属性包含访问的时间和位置,对象的设备,通信协议和加密强度等

ABAC模型 的决策语句的执行过程中,决策引擎会根据定义好的决策语句,结合对象、资源、操作、环境等因素动态计算出决策结果。每当发生访问请求时,ABAC模型 决策系统都会分析属性值是否与已建立的策略匹配。如果有匹配的策略,访问请求就会被通过。

新权限系统的设计思想

结合转转的业务现状,RBAC模型 满足了转转绝大部分业务场景,并且开发成本远低于 ABAC模型 的权限系统,所以新权限系统选择了基于 RBAC模型 来实现。对于实在无法满足的业务系统,我们选择了暂时性不支持,这样可以保障新权限系统的快速落地,更快的让业务使用起来。

标准的 RBAC模型 是完全遵守 用户 -> 角色 -> 权限 这个链路的,也就是用户的权限完全由他所拥有的角色来控制,但是这样会有一个缺点,就是给用户加权限必须新增一个角色,导致实际操作起来效率比较低。所以我们在 RBAC模型 的基础上,新增了给用户直接增加权限的能力,也就是说既可以给用户添加角色,也可以给用户直接添加权限。最终用户的权限是由拥有的角色和权限点组合而成。

新权限系统的权限模型:用户最终权限 = 用户拥有的角色带来的权限 + 用户独立配置的权限,两者取并集。

新权限系统方案如下图 :

新权限系统方案

  • 首先,将集团所有的用户(包括外部用户),通过 统一登录与注册 功能实现了统一管理,同时与公司的组织架构信息模块打通,实现了同一个人员在所有系统中信息的一致,这也为后续基于组织架构进行权限管理提供了可行性。
  • 其次,因为新权限系统需要服务集团所有业务,所以需要支持多系统权限管理。用户进行权限管理前,需要先选择相应的系统,然后配置该系统的 菜单权限数据权限 信息,建立好系统的各个权限点。PS:菜单权限和数据权限的具体说明,下文会详细介绍。
  • 最后,创建该系统下的不同角色,给不同角色配置好权限点。比如店长角色,拥有店员操作权限、本店数据查看权限等,配置好这个角色后,后续只需要给店长增加这个角色,就可以让他拥有对应的权限。

完成上述配置后,就可以进行用户的权限管理了。有两种方式可以给用户加权限:

  1. 先选用户,然后添加权限。该方式可以给用户添加任意角色或是菜单/数据权限点。
  2. 先选择角色,然后关联用户。该方式只可给用户添加角色,不能单独添加菜单/数据权限点。

这两种方式的具体设计方案,后文会详细说明。

权限系统自身的权限管理

对于权限系统来说,首先需要设计好系统自身的权限管理,也就是需要管理好 ”谁可以进入权限系统,谁可以管理其他系统的权限“,对于权限系统自身的用户,会分为三类:

  1. 超级管理员:拥有权限系统的全部操作权限,可以进行系统自身的任何操作,也可以管理接入权限的应用系统的管理操作。
  2. 权限操作用户:拥有至少一个已接入的应用系统的超级管理员角色的用户。该用户能进行的操作限定在所拥有的应用系统权限范围内。权限操作用户是一种身份,无需分配,而是根据规则自动获得的。
  3. 普通用户:普通用户也可以认为是一种身份,除去上述 2 类人,其余的都为普通用户。他们只能申请接入系统以及访问权限申请页面。

权限类型的定义

新权限系统中,我们把权限分为两大类,分别是 :

  • 菜单功能权限:包括系统的目录导航、菜单的访问权限,以及按钮和 API 操作的权限
  • 数据权限:包括定义数据的查询范围权限,在不同系统中,通常叫做 “组织”、”站点“等,在新权限系统中,统一称作 ”组织“ 来管理数据权限

默认角色的分类

每个系统中设计了三个默认角色,用来满足基本的权限管理需求,分别如下:

  • 超级管理员:该角色拥有该系统的全部权限,可以修改系统的角色权限等配置,可以给其他用户授权。
  • 系统管理员:该角色拥有给其他用户授权以及修改系统的角色权限等配置能力,但角色本身不具有任何权限。
  • 授权管理员:该角色拥有给其他用户授权的能力。但是授权的范围不超出自己所拥有的权限。

举个栗子:授权管理员 A 可以给 B 用户添加权限,但添加的范围 小于等于 A 用户已拥有的权限。

经过这么区分,把 拥有权限拥有授权能力 ,这两部分给分隔开来,可以满足所有的权限控制的场景。

新权限系统的核心模块设计

上面介绍了新权限系统的整体设计思想,接下来分别介绍下核心模块的设计

系统/菜单/数据权限管理

把一个新系统接入权限系统有下列步骤:

  1. 创建系统
  2. 配置菜单功能权限
  3. 配置数据权限(可选)
  4. 创建系统的角色

其中,1、2、3 的步骤,都是在系统管理模块完成,具体流程如下图:

系统接入流程图

用户可以对系统的基本信息进行增删改查的操作,不同系统之间通过 系统编码 作为唯一区分。同时 系统编码 也会用作于菜单和数据权限编码的前缀,通过这样的设计保证权限编码全局唯一性。

例如系统的编码为 test_online,那么该系统的菜单编码格式便为 test_online:m_xxx

系统管理界面设计如下:

系统管理界面设计

菜单管理

新权限系统首先对菜单进行了分类,分别是 目录菜单操作,示意如下图

菜单管理界面

它们分别代表的含义是:

  • 目录 :指的是应用系统中最顶部的一级目录,通常在系统 Logo 的右边
  • 菜单 :指的是应用系统左侧的多层级菜单,通常在系统 Logo 的下面,也是最常用的菜单结构
  • 操作 :指页面中的按钮、接口等一系列可以定义为操作或页面元素的部分。

菜单管理界面设计如下:

菜单管理界面设计

菜单权限数据的使用,也提供两种方式:

  • 动态菜单模式 :这种模式下,菜单的增删完全由权限系统接管。也就是说在权限系统增加菜单,应用系统会同步增加。这种模式好处是修改菜单无需项目上线。
  • 静态菜单模式 :菜单的增删由应用系统的前端控制,权限系统只控制访问权限。这种模式下,权限系统只能标识出用户是否拥有当前菜单的权限,而具体的显示控制是由前端根据权限数据来决定。

角色与用户管理

角色与用户管理都是可以直接改变用户权限的核心模块,整个设计思路如下图:

角色与用户管理模块设计

这个模块设计重点是需要考虑到批量操作。无论是通过角色关联用户,还是给用户批量增加/删除/重置权限,批量操作的场景都是系统需要设计好的。

权限申请

除了给其他用户添加权限外,新权限系统同时支持了用户自主申请权限。这个模块除了常规的审批流(申请、审批、查看)等,有一个比较特别的功能,就是如何让用户能选对自己要的权限。所以在该模块的设计上,除了直接选择角色外,还支持通过菜单/数据权限点,反向选择角色,如下图:

权限申请界面

操作日志

系统操作日志会分为两大类:

  1. 操作流水日志 :用户可看、可查的关键操作日志
  2. 服务 Log 日志 :系统服务运行过程中产生的 Log 日志,其中,服务 Log 日志信息量大于操作流水日志,但是不方便搜索查看。所以权限系统需要提供操作流水日志功能。

在新权限系统中,用户所有的操作可以分为三类,分别为新增、更新、删除。所有的模块也可枚举,例如用户管理、角色管理、菜单管理等。明确这些信息后,那么一条日志就可以抽象为:什么人(Who)在什么时间(When)对哪些人(Target)的哪些模块做了哪些操作。 这样把所有的记录都入库,就可以方便的进行日志的查看和筛选了。

总结与展望

至此,新权限系统的核心设计思路与模块都已介绍完成,新系统在转转内部有大量的业务接入使用,权限管理相比以前方便了许多。权限系统作为每家公司的一个基础系统,灵活且完备的设计可以助力日后业务的发展更加高效。

后续两篇:

参考

  • 选择合适的权限模型:https://docs.authing.cn/v2/guides/access-control/choose-the-right-access-control-model.html