用户认证管理设计方案

1 设计思路

为了设计一套具有较强可扩展性的用户认证管理，需要建立用户、角色和权限等数据库表，并且建立之间的关系，具体实现如下。

1.1 用户

用户仅仅是纯粹的用户，用来记录用户相关信息，如用户名、密码等，权限是被分离出去了的。用户（User）要拥有对某种资源的权限，必须通过角色（Role）去关联。

用户通常具有以下属性：

ü???????? 编号，在系统中唯一。

ü???????? 名称，在系统中唯一。

ü???????? 用户口令。

ü???????? 注释，描述用户或角色的信息。

1.2 角色

角色是使用权限的基本单位，拥有一定数量的权限，通过角色赋予用户权限，通常具有以下属性：

ü???????? 编号，在系统中唯一。

ü???????? 名称，在系统中唯一。

ü???????? 注释，描述角色信息

1.3 权限

?????? 权限指用户根据角色获得对程序某些功能的操作，例如对文件的读、写、修改和删除功能，通常具有以下属性：

ü???????? 编号，在系统中唯一。

ü???????? 名称，在系统中唯一。

ü???????? 注释，描述权限信息

1.4 用户与角色的关系

一个用户（User）可以隶属于多个角色（Role），一个角色组也可拥有多个用户，用户角色就是用来描述他们之间隶属关系的对象。用户（User）通过角色（Role）关联所拥有对某种资源的权限，例如

l???????? 用户（User）：

UserID????? UserName????? UserPwd

1?????????????????? 张三????????????? ?? xxxxxx

2?????????????????? 李四????????????? ?? xxxxxx????

……

l???????? 角色（Role）：

RoleID?????????? RoleName?????? ?? RoleNote

?????? 01????????????????? 系统管理员??? ?? 监控系统维护管理员

?????? 02????????????????? 监控人员?????? ?? 在线监控人员

?????? 03????????????????? 调度人员?????? ?? 调度工作人员

?????? 04????????????????? 一般工作人员?? 工作人员

?????? ……

l???????? 用户角色（User_Role）：

UserRoleID ????????? UserID?????????? RoleID?????????? UserRoleNote

1?????????????????? ??? 1?????????????????? 01????????????????? 用户“张三”被分配到角色“系统管理员”

2?? ???????????????????? 2?????????????????? 02????????????????? 用户“李四”被分配到角色“监控人员”

3?? ???????????????????? 2?????????????????? 03????????????????? 用户“李四”被分配到角色“调度人员”

……

?????? 从该关系表可以看出，用户所拥有的特定资源可以通过用户角色来关联。

1.5 权限与角色的关系

一个角色（Role）可以拥有多个权限（Permission），同样一个权限可分配给多个角色。例如：

l???????? 角色（Role）：

RoleID?????????? RoleName?????? ?? RoleNote

?????? 01????????????????? 系统管理员??? ?? 监控系统维护管理员

?????? 02????????????????? 监控人员?????? ?? 在线监控人员

?????? 03????????????????? 调度人员?????? ?? 调度工作人员

?????? 04????????????????? 一般工作人员?? 工作人员

?????? ……

l???????? 权限（Permission）：

PermissionID??? ??PermissionName??? ???PermissionNote

0001???????????????????? ?? 增加监控??????????????? ? 允许增加监控对象

0002???????????????????? ?? 修改监控??????????????? ? 允许修改监控对象

0003???????????????????? ?? 删除监控??????????????? ? 允许删除监控对象

0004???????????????????? ?? 察看监控信息????? ?允许察看监控对象

……

l???????? 角色权限（Role_Permission）：

RolePermissionID?? RoleID? PermissionID? RolePermissionNote

1????????????????????????? ?? 01??????????? 0001???? ?? 角色“系统管理员”具有权限“增加监控”

2????????????????????????? ?? 01??????????? 0002???? ?? 角色“系统管理员”具有权限“修改监控”

3????????????????????????? ?? 01??????????? 0003???? ?? 角色“系统管理员”具有权限“删除监控”

4????????????????????????? ?? 01??????????? 0004???? ?? 角色“系统管理员”具有权限“察看监控”

5????????????????????????? ?? 02??????????? 0001???? ?? 角色“监控人员”具有权限“增加监控”

6????????????????????????? ?? 02??????????? 0004???? ?? 角色“监控人员”具有权限“察看监控”

……

?????? 由以上例子中的角色权限关系可以看出，角色权限可以建立角色和权限之间的对应关系。

1.6 建立用户权限

用户权限系统的核心由以下三部分构成：创造权限、分配权限和使用权限。

第一步由Creator创造权限（Permission），Creator在设计和实现系统时会划分。利用存储过程CreatePermissionInfo（@PermissionName,@PermissionNote）创建权限信息，指定系统模块具有哪些权限。

第二步由系统管理员（Administrator）创建用户和角色，并且指定用户角色（User－Role）和角色权限（Role－Permission）的关联关系。

1)??????? Administrator具有创建用户、修改用户和删除用户的功能：

l???????? 存储过程CreateUserInfo（@UserName,@UserPwd）创建用户信息；

l???????? 存储过程ModifyUserInfo（@UserName,@UserPwd）修改用户信息；

l???????? 存储过程DeleteUserInfo（@UserID）删除用户信息；

2)??????? Administrator具有创建角色和删除角色的功能：

l???????? 存储过程CreateRoleInfo（@RoleName,@RoleNote）创建角色信息；

l???????? 存储过程DeleteRoleInfo(@RoleID)删除角色信息；

3）Administrator具有建立用户和角色、角色和权限的关联关系功能：

l???????? 存储过程GrantUserRole（@UserID,@RoleID,@UserRoleNote）建立用户和角色的关联关系；

l???????? 存储过程DeleteUserRole(@UserRoleID)删除用户和角色的关联关系；

l???????? 存储过程GrantRolePermission(@RoleID,@PermissionID,@RolePermissionNote)建立角色和权限的关联关系；

l???????? 存储过程DeleteRolePermission(@RolePermissionID)删除角色和权限的关联关系；

第三步用户（User）使用Administrator分配给的权限去使用各个系统模块。利用存储过程GetUserRole（@UserID,@UserRoleID output）,GetRolePermission（@RoleID,@Role-

-PermissinID output）获得用户对模块的使用权限。

1.7 用户认证实现

当用户通过验证后，由系统自动生成一个128位的TicketID保存到用户数据库表中，建立存储过程Login（@UserID,@UserPwd,@TicketID output）进行用户认证，认证通过得到一个TicketID，否则TicketID为null。其流程图如下：

图1 Login流程图

得到TicketID后，客户端在调用服务端方法时传递TicketID，通过存储过程JudgeTicketPermission（@TicketID,@PermissionID）判断TicketID对应的用户所具有的权限，并根据其权限进行方法调用。

当用户退出系统时，建立存储过程Logout（@UserID）来退出系统。当用户异常退出系统时，根据最后的登陆时间（LastSignTime）确定用户的TickeID，建立存储过程ExceptionLogout（@UserID,@LastSignTime）处理用户的异常退出。

图2 Logout流程图

WebService可以采用SoapHeader中写入TicketID来使得TicketID从客户端传递给服务端。.Net Remoting可以采用CallContext类来实现TicketID从客户端传递给服务端。

2 数据库设计

2.1 数据库表

图3 数据库关系图

2.2 数据库表说明

2.2.1 用户表（Static_User）

Static_User

Static_User字段名	详细解释	类型	备注
UserID	路线编号	varchar(20)	PK
UserName	用户名称	varchar(20)	?
UserPwd	用户密码	varchar(20)	?
LastSignTime	最后登陆时间	datatime	?
SignState	用户登陆状态标记	int	?
TickeID	验证票记录编号	varchar(128)	?
?	?	?	?

?

?

2.2.2 角色表（Static_Role）

Static_Role

Static_User字段名	详细解释	类型	备注
RoleID	角色编号	varchar(20)	PK
RoleName	角色名称	varchar(20)	?
RoleNote	角色信息描述	varchar(20)	?
?	?	?	?

?

2.2.3 用户－角色表（Static_User_Role）

Static_User_Role

Static_User字段名	详细解释	类型	备注
UserRoleID	用户角色编号	varchar(20)	PK
UserID	用户编号	varchar(20)	FK
RoleID	角色编号	varchar(20)	FK
UserRoleNote	用户角色信息描述	varchar(20)	?
?	?	?	?

?

2.2.4 权限表（Static_Permission）

Static_Permission

Static_User字段名	详细解释	类型	备注
PermissionID	编号	varchar(20)	PK
PermissionName	权限名称	varchar(20)	?
PermissionNote	全息信息描述	varchar(20)	?
?	?	?	?

?

2.2.5 角色－权限表（Static_Role_Permission）

Static_Role_Permission

Static_User字段名	详细解释	类型	备注
RolePermissionID	角色权限编号	varchar(20)	PK
RoleID	角色编号	varchar(20)	FK
PermissionID	权限编号	varchar(20)	FK
RolePermissionNote	角色权限信息描述	varchar(20)	?
?	?	?	?

3 .net技术概要

3.1 WebService SoapHeader

对 SQL 数据库执行自定义身份验证和授权。在这种情况中，应向服务传递自定义凭据（如用户名和密码），并让服务自己处理身份验证和授权。 将额外的信息连同请求一起传递给 XML Web 服务的简便方法是通过 SOAP 标头。为此，需要在服务中定义一个从 SOAPHeader 派生的类，然后将服务的公共字段声明为该类型。这在服务的公共合同中公开，并且当从 WebServiceUtil.exe 创建代理时可由客户端使用，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;

??? ...

}

服务中的每个 WebMethod 都可以使用 SoapHeader 自定义属性定义一组关联的标头。默认情况下，标头是必需的，但也可以定义可选标头。SoapHeader 属性指定公共字段的名称或者 Client 或 Server 类的属性（本标题中称为 Headers 属性）。在为输入标头调用方法前，WebService 设置 Headers 属性的值；而当方法为输出标头返回时，WebService 检索该值。

[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;

?

}

然后，客户端在调用要求标头的方法之前，直接在代理类上设置标头，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的安全认证方式

CallContext提供与执行代码路径一起传送的属性集，CallContext是类似于方法调用的线程本地存储的专用集合对象，并提供对每个逻辑执行线程都唯一的数据槽。数据槽不在其他逻辑线程上的调用上下文之间共享。当 CallContext 沿执行代码路径往返传播并且由该路径中的各个对象检查时，可将对象添加到其中。当对另一个 AppDomain 中的对象进行远程方法调用时，CallContext 类将生成一个与该远程调用一起传播的 LogicalCallContext 实例。只有公开 ILogicalThreadAffinative 接口并存储在 CallContext 中的对象被在 LogicalCallContext 中传播到 AppDomain 外部。不支持此接口的对象不在 LogicalCallContext 实例中与远程方法调用一起传输。

CallContext.SetData方法存储给定对象并将其与指定名称关联，CallContext.GetData方法从 CallContext 中检索具有指定名称的对象。

下面的代码示例说明如何使用 SetData 方法将主体和标识对象传输到远程位置以进行标识。

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);

?? }

}

下面的代码示例说明如何使用 GetData 方法将主体和标识对象传输到远程位置以进行标识。

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 详细代码设计

4.1 WebService代码设计

WebService端代码主要进行对数据库的操作，建立起Client操作数据库所需要的方法，供Client的端调用。

1）class UserInfoMng() 用户信息管理类，其中包括方法：

l???????? CreateUserInfo(string UserName string UserPwd) 建立用户信息，调用存储过程CreateUserInfo（@UserName,@UserPwd）

l???????? ModifyUserInfo(string UserName string UserPwd) 修改用户信息，调用存储过程ModifyUserInfo（@UserName,@UserPwd）

l???????? DeleteUserInfo() 删除用户信息，调用存储过程DeleteUserInfo

(@UserID)

2）class UserAuthentication() 用户认证类，用来实现用户角色、权限的设置，包括方法：

l???????? CreatePermissionInfo(string PermissionName string Permissi-

-onNote) 建立权限信息，调用存储过程CreatePermissionInfo

（@PermissionName,@PermissionNote）

l???????? CreateRoleInfo(string RoleName string RoleNote) 建立角色信息，调用存储过程CreateRoleInfo(@RoleName,@RoleNote)

l???????? DeleteRoleInfo() 删除角色信息，调用存储过程DeleteRoleInfo

(@RoleID)

l???????? GrantUserRole(string UserID string RoleID string UserRoleNote) 授予用户角色，调用存储过程GrantUserRole(@UserID,

@UserRoleNote)

l???????? DeleteUserRole() 删除用户角色，调用存储过程DeleteUserRole

(@UserRoleID)

l???????? GrantRolePermission(string RoleID string PermissionID string RolePermissionNote) 授予角色权限，调用存储过程GrantRolePermission(@RoleID,@RolePermissionNote)

l???????? DeleteRolePermission() 删除授予的角色权限，调用存储过程

DeleteRolePermission(@RolePermissionID)

4.2 用户认证代码设计（Client端）

Client端调用WebService方法来进行数据库访问，Client端代码设计主要实现界面的功能，包括：权限设置、用户管理、用户授权管理和用户认证管理

1)权限设置

class PermissionInfoMng() 用户权限信息管理类，包括方法：

l???????? CreatePermissionInfo() 建立权限信息

2)用户管理

class UserInfoMng() 用户信息管理类，包括方法：

l???????? CreateUserInfo() 建立用户信息

l???????? ModifyUserInfo() 修改用户信息

l???????? DeleteUserInfo() 删除用户信息

3)用户授权管理

class RoleInfoMng() 角色信息管理类，包括方法：

l???????? CreateRoleInfo() 建立角色信息

l???????? DeleteRoleInfo() 删除角色信息

class UserRoleMng() 用户角色管理类，包括方法：

l???????? GrantUserRole() 授予用户角色

l???????? DeleteUserRole() 删除用户角色

class RolePermissionMng() 角色权限管理类，包括方法

l???????? GrantRolePermission() 授予角色权限

l???????? DeleteRolePermission() 删除角色权限

4）用户认证管理

class Authentication() 用户认证类，包括方法：

l???????? Login(string UserName string UserPwd) 用户登陆认证，用户认证通过分配给用户一个TicketID，否则TicketID则为null

l???????? Logout() 用户正常退出

l???????? ExceptionLogout() 用户异常退出