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权限系统设计详解 |
系统设计 |
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作者：转转技术团队
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：
- 各业务重复造轮子，维护成本高
- 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
- 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。
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）
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：
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 Admin、Maintainer、Operator 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 和 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。
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：
- 授权某个人具体某本书的编辑权限
- 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
- 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
- 早上九点前禁止 A 部门的人访问 B 系统
- 在除了上海以外的地方禁止以管理员身份访问 A 系统
- 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。
在 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
在 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。
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：
- 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 和 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：
- 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。
- 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。
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：
- 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。
- 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。
- 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。
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
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 和 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。
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
把一个新系统接入权限系统有下列步骤：
- 创建系统
- 配置菜单功能权限
- 配置数据权限（可选）
- 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:
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：
新权限系统首先对菜单进行了分类，分别是 目录、菜单 和 操作，示意如下图
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：
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。
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：
系统操作日志会分为两大类：
- 操作流水日志：用户可看、可查的关键操作日志
- 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。
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：