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。
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) 具有创建用户、修改用户和删除用户的功能： Administrator
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) 具有创建角色和删除角色的功能： Administrator
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
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Static_User字段名
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详细解释
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类型
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备注
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UserID
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路线编号
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varchar(20)
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PK
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UserName
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用户名称
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varchar(20)
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UserPwd
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用户密码
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varchar(20)
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LastSignTime
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最后登陆时间
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datatime
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SignState
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用户登陆状态标记
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int
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TickeID
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验证票记录编号
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varchar(128)
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2.2.2 角色表（Static_Role）
Static_Role
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Static_User字段名
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详细解释
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类型
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备注
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RoleID
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角色编号
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varchar(20)
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PK
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RoleName
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角色名称
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varchar(20)
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RoleNote
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角色信息描述
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varchar(20)
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2.2.3 用户－角色表（Static_User_Role）
Static_User_Role
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Static_User字段名
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详细解释
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类型
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备注
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UserRoleID
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用户角色编号
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varchar(20)
|
PK
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UserID
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用户编号
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varchar(20)
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FK
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RoleID
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角色编号
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varchar(20)
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FK
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UserRoleNote
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用户角色信息描述
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varchar(20)
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2.2.4 权限表（Static_Permission）
Static_Permission
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Static_User字段名
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详细解释
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类型
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备注
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PermissionID
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编号
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varchar(20)
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PK
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PermissionName
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权限名称
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varchar(20)
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PermissionNote
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全息信息描述
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varchar(20)
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2.2.5 角色－权限表（Static_Role_Permission）
Static_Role_Permission
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Static_User字段名
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详细解释
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类型
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备注
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RolePermissionID
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角色权限编号
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varchar(20)
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PK
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RoleID
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角色编号
|
varchar(20)
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FK
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PermissionID
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权限编号
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varchar(20)
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FK
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RolePermissionNote
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角色权限信息描述
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varchar(20)
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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,@RoleID,
@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,@PermissionID,@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
