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title: 主流权限系统的设计
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description: 主流权限系统的设计
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keywords:
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- 主流权限系统的设计
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- 用户安全
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tags:
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- FormalSciences/ComputerScience
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- ComputerSecurity/UserSecurity
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author: 7Wate
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date: 2023-06-28
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## 认证
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**认证（Identification）** 是指根据声明者所特有的识别信息，确认声明者的身份。**你需要用身份证证明你自己是你自己**。比如我们常见的认证技术：身份证、用户名和密码、用户手机：手机短信、手机二维码扫描、手势密码、电子邮箱、指纹、语音、眼睛虹膜、大数据识别等等
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## 授权
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**授权（Authorization）**在信息安全领域是指**资源所有者**委派**执行者**，赋予**执行者**指定范围的资源操作权限，以便对资源的相关操作。
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- **现实生活领域**：银行卡（由银行派发）、门禁卡（由物业管理处派发）、钥匙（由房东派发），这些都是现实生活中授权的实现方式。
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- **互联网领域**： Web 服务器的 Session 机制、Web 浏览器的 Cookie 机制、颁发授权令牌（Token）等都是一个授权的机制。
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## 鉴权
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**鉴权（Authentication）**在信息安全领域是指**对于一个声明者所声明的身份权利，对其所声明的真实性进行鉴别确认的过程**。若从授权出发，则会更加容易理解鉴权。授权和鉴权是两个上下游相匹配的关系：**先授权，后鉴权**。
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- **现实生活领域：** 门禁卡需要通过门禁卡识别器，银行卡需要通过银行卡识别器；
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- **互联网领域：** 校验 Session / Cookie / Token 的合法性和有效性
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**鉴权**是一个承上启下的一个环节，上游它接受授权的输出，校验其真实性后，然后获取权限（Permission），这个将会为下一步的权限控制做好准备。
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## 权限控制
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**权限控制（Access/Permission Control）** 将可执行的操作定义为权限列表，然后判断操作是否允许/禁止。对于权限控制，可以分为两部分进行理解：一个是**权限**，另一个是**控制**。**权限是抽象的逻辑概念，而控制是具体的实现方式。**
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- **现实生活领域：** 以门禁卡的权限实现为例，一个门禁卡，拥有开公司所有的门的权限；一个门禁卡，拥有管理员角色的权限，因而可以开公司所有的门。
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- **互联网领域：** 通过 Web 后端服务，来控制接口访问，允许或拒绝访问请求。
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## 认证、授权、鉴权和权限控制的关系？
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**认证**、**授权**、**鉴权**和**权限控制**，这四个环节是一个**前后依次发生**、**上下游**的关系；需要说明的是，这四个环节在有些时候会同时发生。 例如在下面的几个场景：
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- **使用门禁卡开门：** 认证、授权、鉴权、权限控制四个环节一气呵成，在瞬间同时发生。
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- **用户的网站登录：** 用户在使用用户名和密码进行登录时，认证和授权两个环节一同完成，而鉴权和权限控制则发生在后续的请求访问中，比如在选购物品或支付时。
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权限管控可以通俗的理解为权力限制，即不同的人由于拥有不同权力，他所看到的、能使用的可能不一样。对应到一个应用系统，其实就是一个用户可能拥有不同的数据权限（看到的）和操作权限（使用的）。
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## 权限模型
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主流的权限模型主要分为以下五种：
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- **ACL 模型**：访问控制列表
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- **DAC 模型**：自主访问控制
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- **MAC 模型**：强制访问控制
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- **ABAC 模型**：基于属性的访问控制
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- **RBAC 模型**：基于角色的权限访问控制
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### ACL 模型：访问控制列表
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**Access Control List**，ACL 是最早的、最基本的一种访问控制机制，是基于客体进行控制的模型，在其他模型中也有 ACL 的身影。为了解决相同权限的用户挨个配置的问题，后来也采用了用户组的方式。
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**原理**：每一个客体都有一个列表，列表中记录的是哪些主体可以对这个客体做哪些行为，非常简单。
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**例如**：当用户 A 要对一篇文章进行编辑时，ACL 会先检查一下文章编辑功能的控制列表中有没有用户 A，有就可以编辑，无则不能编辑。再例如：不同等级的会员在产品中可使用的功能范围不同。
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**缺点**：当主体的数量较多时，配置和维护工作就会成本大、易出错。
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### DAC 模型：自主访问控制
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Discretionary Access Control，DAC 是 ACL 的一种拓展。
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**原理**：在 ACL 模型的基础上，允许主体可以将自己拥有的权限自主地授予其他主体，所以权限可以任意传递。
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**例如**：常见于文件系统，LINUX，UNIX、WindowsNT 版本的操作系统都提供 DAC 的支持。
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**缺点**：对权限控制比较分散，例如无法简单地将一组文件设置统一的权限开放给指定的一群用户。主体的权限太大，无意间就可能泄露信息。
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### MAC 模型：强制访问控制
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**Mandatory Access Control**，MAC 模型中主要的是双向验证机制。常见于机密机构或者其他等级观念强烈的行业，如军用和市政安全领域的软件。
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**原理**：主体有一个权限标识，客体也有一个权限标识，而主体能否对该客体进行操作取决于双方的权限标识的关系。
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**例如**：将军分为上将 > 中将 > 少将，军事文件保密等级分为绝密 > 机密 > 秘密，规定不同军衔仅能访问不同保密等级的文件，如少将只能访问秘密文件；当某一账号访问某一文件时，系统会验证账号的军衔，也验证文件的保密等级，当军衔和保密等级相对应时才可以访问。
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**缺点**：控制太严格，实现工作量大，缺乏灵活性。
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### ABAC 模型：基于属性的访问控制
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**Attribute-Based Access Control**，能很好地解决 RBAC 的缺点，在新增资源时容易维护。
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**原理**：通过动态计算一个或一组属性是否满足某种机制来授权，是一种很灵活的权限模型，可以按需实现不同颗粒度的权限控制。
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属性通常有四类：
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1. 主体属性，如用户年龄、性别等；
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2. 客体属性，如一篇文章等；
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3. 环境属性，即空间限制、时间限制、频度限制；
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4. 操作属性，即行为类型，如读写、只读等。
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**例如**：早上 9:00，11:00 期间 A、B 两个部门一起以考生的身份考试，下午 14:00，17:00 期间 A、B 两个部门相互阅卷。
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**缺点**：规则复杂，不易看出主体与客体之间的关系，实现非常难，现在应用的很少。
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### RBAC 基于角色的权限访问控制
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**Role-Based Access Control**，核心在于用户只和角色关联，而角色代表对了权限，是一系列权限的集合。
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RBAC 三要素：
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1. **用户**：系统中所有的账户
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2. **角色**：一系列权限的集合（如：管理员，开发者，审计管理员等）
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3. **权限**：菜单，按钮，数据的增删改查等详细权限。
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在 **RBAC **中，权限与角色相关联，用户通过成为适当角色的成员而得到这些角色的权限。
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角色是为了完成各种工作而创造，用户则依据它的责任和资格来被指派相应的角色，用户可以很容易地从一个角色被指派到另一个角色。
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角色可依新的需求和系统的合并而赋予新的权限，而权限也可根据需要而从某角色中回收。角色与角色的关系同样也存在继承关系防止越权。
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**优点**：便于角色划分，更灵活的授权管理；最小颗粒度授权；
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## RBAC 的深度拓展
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RBAC 模型可以分为：**RBAC0**、**RBAC1**、**RBAC2**、**RBAC3** 四个阶段，一般公司使用 **RBAC0** 的模型就可以。另外，**RBAC0** 相当于底层逻辑，后三者都是在 **RBAC0** 模型上的拔高。
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我先简单介绍下这四个 RBAC 模型：
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### 1. RBAC0 模型
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用户和角色、角色和权限多对多关系。
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简单来说就是一个用户拥有多个角色，一个角色可以被多个用户拥有，这是用户和角色的多对多关系；同样的，角色和权限也是如此。
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**RBAC0** 模型如下图：没有画太多线，但是已经能够看出多对多关系。
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### 2. RBAC1 模型
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相对于 **RBAC0 **模型，增加了**角色分级**的逻辑，类似于树形结构，下一节点继承上一节点的所有权限，如 **role1** 根节点下有 **role1.1** 和 **role1.2** 两个子节点
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角色分级的逻辑可以有效的规范角色创建（主要得益于权限继承逻辑），我之前做过 BD 工具（类 CRM ），BD 之间就有分级（经理、主管、专员），如果采用 RBAC0 模型做权限系统，我可能需要为经理、主管、专员分别创建一个角色（角色之间权限无继承性），极有可能出现一个问题，由于权限配置错误，主管拥有经理都没有权限。
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而 RBAC1 模型就很好解决了这个问题，创建完经理角色并配置好权限后，主管角色的权限继承经理角色的权限，并且支持针对性删减主管权限。
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### 3. RBAC2 模型
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基于 **RBAC0** 模型，对角色增加了更多约束条件。
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如**角色互斥**，比较经典的案例是财务系统中出纳不得兼管稽核，那么在赋予财务系统操作人员角色时，同一个操作员不能同时拥有出纳和稽核两个角色。
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如**角色数量限制**，例如：一个角色专门为公司 CEO 创建的，最后发现公司有 10 个人拥有 CEO 角色，一个公司有 10 个 CEO ？这就是对角色数量的限制，它指的是有多少用户能拥有这个角色。
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**RBAC2** 模型主要是为了增加角色赋予的限制条件，这也符合权限系统的目标：权责明确，系统使用安全、保密。
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### 4. RBAC3 模型
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同样是基于 **RBAC0** 模型，但是综合了 **RBAC1** 和 **RBAC2** 的所有特点
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这里就不在多描述，读者返回去看 **RBAC1** 和 **RBAC2** 模型的描述即可。
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## RBAC 权限管理的在实际系统中的应用
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RBAC 权限模型由三大部分构成，即**用户管理**、**角色管理**、**权限管理**。
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用户管理按照企业架构或业务线架构来划分，这些结构本身比较清晰，扩展性和可读性都非常好。
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角色管理一定要在深入理解业务逻辑后再来设计，一般使用各部门真实的角色作为基础，再根据业务逻辑进行扩展。
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权限管理是前两种管理的再加固，做太细容易太碎片，做太粗又不够安全，这里我们需要根据经验和实际情况来设计。
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### 1. 用户管理
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用户管理中的用户，是企业里每一位员工，他们本身就有自己的组织架构，我们可以直接使用企业部门架构或者业务线架构来作为线索，构建用户管理系统。
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**需要特殊注意**：实际业务中的组织架构可能与企业部门架构、业务线架构不同，需要考虑数据共享机制，一般的做法为授权某个人、某个角色组共享某个组织层级的某个对象组数据。
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### 2. 角色管理
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在设计系统角色时，我们应该深入理解公司架构、业务架构后，再根据需求设计角色及角色内的等级。
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一般角色相对于用户来说是固定不变的，每个角色都有自己明确的权限和限制，这些权限在系统设计之处就确定了，之后也轻易不会再变动。
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#### 1. 自动获得基础角色
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当员工入职到某部门时，该名员工的账号应该自动被加入该部门对应的基础角色中，并拥有对应的基础权限。这种操作是为了保证系统安全的前提下，减少了管理员大量手动操作。使新入职员工能快速使用系统，提高工作效率。
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#### 2. 临时角色与失效时间
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公司业务有时需要外援来支持，他们并不属于公司员工，也只是在某个时段在公司做支持。此时我们需要设置临时角色，来应对这种可能跨多部门协作的临时员工。
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如果公司安全级别较高，此类账号默认有固定失效时间，到达失效时间需再次审核才能重新开启。避免临时账号因为流程不完善，遗忘在系统中，引起安全隐患。
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#### 3. 虚拟角色
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部门角色中的等级，可以授权同等级的员工拥有相同的权限，但某些员工因工作原因，需要调用角色等级之外的权限，相同等级不同员工需要使用的权限还不相同。
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这种超出角色等级又合理的权限授予，我们可以设置虚拟角色。这一虚拟角色可集成这一工作所需的所有权限，然后将它赋予具体的员工即可。这样即不用调整组织架构和对应的角色，也可以满足工作中特殊情况的权限需求。
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#### 4. 黑白名单
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**白名单**：某些用户自身不拥有某部门的顶级角色，但处于业务需求，需要给他角色外的高级权限，那么我们可以设计限制范围的白名单，将需要的用户添加进去即可。
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在安全流程中，我们仅需要对白名单设计安全流程，即可审核在白名单中的特殊用户，做到监控拥有特殊权限的用户，减少安全隐患。
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**黑名单**：比较常见的黑名单场景是某些犯了错误的员工，虽然在职，但已经不能给他们任何公司权限了。这种既不能取消角色关联，也不能完全停用账号的情况，可以设置黑名单，让此类用户可以登录账号，查看基本信息，但大多数关键权限已经被黑名单限制。
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### 3. 权限管理
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权限管理一般从三个方面来做限制。**页面/菜单权限**，**操作权限**，**数据权限**。
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#### 1. 页面/菜单权限
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对于没有权限操作的用户，直接隐藏对应的页面入口或菜单选项。这种方法简单快捷直接，对于一些安全不太敏感的权限，使用这种方式非常高效。
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#### 2. 操作权限
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操作权限通常是指对同一组数据，不同的用户是否可以增删改查。对某些用户来说是只读浏览数据，对某些用户来说是可编辑的数据。
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#### 3. 数据权限
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对于安全需求高的权限管理，仅从前端限制隐藏菜单，隐藏编辑按钮是不够的，还需要在数接口上做限制。如果用户试图通过非法手段编辑不属于自己权限下的数据，服务器端会识别、记录并限制访问。
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#### 4. 数据权限如何管控
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数据权限可以分为行权限和列权限。行权限控制：看多少条数据。列权限控制：看一条数据的多少个字段。
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简单系统中可以通过组织架构来管控行权限，按照角色来配置列权限，但是遇到复杂情况，组织架构是承载不了复杂行权限管控，角色也更不能承载列的特殊化展示。
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目前行业的做法是提供行列级数据权规则配置，把规则当成类似权限点配置赋予某个角色或者某个用户。
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### 唯一登录
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唯一登录是指**禁止多人同时登录同一账号，后者的登录行为，会导致前者掉线。**
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通俗点讲就是：A 账号在 A 电脑上登录后，A 账号此时又用 B 电脑再次登录，则 A 电脑请求页面时，提示“重新登录”的信息，并跳转到登录页面
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#### 唯一登录流程图
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#### 唯一登录步骤详解
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#### 用户 - 客户端 A 操作
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1. 输入账号请求登录接口。
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2. 后端生成对应 Token 并且返回给客户端 A，并且在服务端保存一个登录状态。
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3. 客户端 A 保存 Token，并且每次请求都在 header 头中携带对应的 Token。
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#### 用户 - 客户端 B 操作
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1. 输入账号请求登录接口。
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2. ……
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用户在客户端 B 上开始登录操作时，我们会发现，步骤和在客户端 A 上面的操作几乎是一致的。只是后端在生成新的 Token 时，要**先验证登录状态**，然后再生成对应新的 Token；
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## 用户管理系统权限设计中的更多实践细节
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### 1. 超级管理员
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超级管理员是用来启动系统，配置系统的账号。这个账号应该在配置好系统，创建管理员之后被隐藏起来。超级管理员账号拥有系统中全部权限，可穿梭查看各部门数据，如果使用不恰当，是系统管理的安全隐患。
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### 2. 互斥角色如何处理
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当用户已经有用的角色和即将添加的角色互相互斥时，应该在添加新角色时，提示管理员因角色互斥的原因，无法进行新角色添加。如需添加，要先撤销掉前一个角色，再添加新角色。
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### 3. 用户管理权限系统设计一定要简单清晰
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在设计权限系统之处，一定要理清思路，一切从简，能不增加的多余角色和权限逻辑，就一定不要增加。因为随着公司业务的扩大，权限和角色也会随之增多，如果初期设计思路不严谨，那么权限系统会随着业务的扩大而无限混乱下去，此时再来整理权限，已经太晚了。所以初期设计就一定要条理清晰，简单明了，能避免后续非常多不必要的麻烦。
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### 4. 无权提示页
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有时员工 A 会直接给员工 B 分享他当下正在操作的页面，但有可能员工 B 无权查看。此时我们应该在这里考虑添加「无权提示页」，避免粗暴的 404 页面让员工 B 以为是系统出错了。
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