基于角色的访问控制 (RBAC) 是什么？

什么是基于角色的访问控制 (RBAC)？

基于角色的访问控制 (RBAC) 是一种被广泛采用的访问控制模型，它引入了“角色”的概念，以将用户与权限解耦，从而形成一个灵活且高效的权限管理系统。

RBAC 的核心思想简单而强大：不是直接将权限分配给用户，而是将权限分配给角色，然后再将角色分配给用户。这种间接的权限分配方法极大地简化了管理访问权限的过程。

RBAC 的关键概念是什么？

RBAC 模型围绕四个主要元素：

1. 用户：系统中的个体，通常是真实的人。
2. 角色：组织中职位或职责的表示。
3. 权限：执行特定操作的授权。
4. 会话：用户激活某些角色的动态环境。

RBAC 的基本工作流程可以总结如下：

1. 根据组织结构或业务需求定义角色。
2. 为每个角色分配适当的权限。
3. 根据用户的职责为其分配一个或多个角色。
4. 当用户尝试访问资源时，系统检查其分配的角色是否具有必要的权限。

RBAC 在现实应用中如何使用？

在典型的业务应用中使用 RBAC 时，你可以从回答以下三个基本问题开始：

1. 系统中需要保护哪些资源？
2. 需要对这些资源进行哪些操作控制？
3. 在现实场景中，哪些角色负责执行这些资源和操作？

以电子商务系统为例。

你可以首先识别需要保护的资源：

• 产品
• 订单

然后，你可以确定需要对这些资源进行哪些操作控制，即定义这些资源的权限：

• 产品
  • read:product
  • create:product
  • delete:product
• 订单
  • read:order
  • create:order
  • delete:order

有了上述权限后，你可以根据现实场景中的角色定义以下权限管理模型：

• 产品管理员
  • 产品
    • read:product
    • create:product
    • delete:product
• 订单管理员
  • 订单
    • read:order
    • create:order
    • delete:order

最后，根据用户的职责为其分配角色：

• Alice: 产品管理员
• Bob: 订单管理员

当用户访问资源时，系统将检查用户的分配角色是否具有必要的权限。

例如，当 Alice 尝试读取产品信息时，系统首先检索她的角色信息，发现她具有产品管理员角色。

然后，系统查询与该角色关联的权限，其中包括 read:product、create:product 和 delete:product。

系统接着检查她的权限列表中是否存在所需的 read:product 权限。

由于该权限存在，系统允许 Alice 访问产品列表。如果所需权限不在列表中，系统将拒绝访问请求。

为什么不应该直接使用角色进行访问控制

在 RBAC 实施中一个常见的错误是直接使用角色进行访问控制：

// ❌ 有问题的方法
if (user.hasRole('product_admin')) {
  await deleteProduct(productId);
}

虽然这种方法看似简单，但随着系统的增长会产生问题。例如：

• 当市场团队需要更新产品描述时，你需要修改代码以检查市场角色。
• 当你希望某些产品经理只能发布而不能删除产品时，你需要为相关操作创建新的角色检查。
• 当新的内容团队需要部分产品访问时，你又需要更新代码。

相反，你应该始终检查特定的权限：

// ✅ 推荐的方法
if (user.hasPermission('delete:product')) {
  await deleteProduct(productId);
}

这种基于权限的方法提供了几个优势：

1. 细粒度的权限控制：权限可以精确映射到特定的资源操作：

• 创建产品：create:product
• 更新产品：update:product
• 删除产品：delete:product
• 发布产品：publish:product

2. 灵活的角色配置：权限可以自由组合成角色而无需更改代码：

const roles = {
  product_admin: ['create:product', 'update:product', 'delete:product', 'publish:product'],
  content_editor: ['update:product'],
  publisher: ['publish:product']  // 可以轻松添加新角色
};

这种设计使你的系统能够适应业务增长：

• 添加新角色只需进行权限配置
• 调整角色权限通过配置完成
• 新功能只需新的权限条目

记住：角色应该只是权限的容器，而不是访问控制决策的基础。这种设计使 RBAC 能够提供最大价值。

RBAC 模型及其演变

RBAC0: 基础

RBAC0 是定义用户、角色、权限和会话核心概念的基本模型。它是所有其他 RBAC 模型的基础。

关键特性：

• 用户-角色关联：多对多关系
• 角色-权限关联：多对多关系

此图展示了 RBAC0 的基本结构，显示了用户、角色和权限之间的关系。

关键操作：

1. 为用户分配角色
2. 为角色分配权限
3. 检查用户是否具有特定权限

虽然 RBAC0 提供了一个坚实的起点，但它有一些限制：

1. 角色爆炸：随着系统复杂性的增加，角色数量可能迅速增长。
2. 权限冗余：不同角色可能需要类似的权限集，导致重复。
3. 缺乏层次结构：无法表示角色之间的继承关系。

RBAC1: 引入角色层次结构

RBAC1 在 RBAC0 的基础上增加了角色继承的概念。

RBAC1 = RBAC0 + 角色继承

关键特性：

• 角色层次结构：角色可以有父角色
• 权限继承：子角色继承其父角色的所有权限

此图展示了 RBAC1 中角色如何从其他角色继承。

关键操作：

此流程图展示了 RBAC1 中角色分配和权限检查的过程，包括角色继承方面。

RBAC1 提供了几个优势：

1. 减少角色数量：通过继承可以创建更少的基础角色
2. 简化权限管理：更容易反映组织层次结构

然而，RBAC1 仍然有一些限制：

1. 缺乏约束机制：无法限制用户同时持有潜在冲突的角色
2. 性能考虑：权限检查可能需要遍历整个角色层次结构

RBAC2: 实施约束

RBAC2 也基于 RBAC0，但引入了约束的概念。

RBAC2 = RBAC0 + 约束

关键特性：

1. 互斥角色：用户不能同时被分配到这些角色
2. 角色基数：限制可以分配给特定角色的用户数量
3. 前置角色：用户必须拥有特定角色才能被分配到另一个角色

此流程图展示了 RBAC2 中角色分配和访问控制的过程，结合了各种约束。

RBAC2 通过防止权限过度集中增强了安全性，并允许更精确的访问控制。然而，由于需要为每个角色分配检查多个约束条件，它增加了系统复杂性并可能影响性能。

RBAC3: 综合模型

RBAC3 结合了 RBAC1 和 RBAC2 的特性，提供了角色继承和约束机制：

RBAC3 = RBAC0 + 角色继承 + 约束

这个综合模型提供了最大的灵活性，但在实现和性能优化方面也带来了挑战。

RBAC (基于角色的访问控制) 的优势是什么？

1. 简化的权限管理：通过角色进行批量授权，减少了管理单个用户权限的复杂性。
2. 增强的安全性：更精确的用户权限控制降低了安全风险。
3. 降低管理成本：修改角色权限会自动影响所有关联用户。
4. 与业务逻辑对齐：角色通常对应于组织结构或业务流程，使其更易于理解和管理。
5. 支持职责分离：通过互斥角色等约束可以分离关键职责。

实际实施的考虑因素是什么？

在现实场景中实施 RBAC 时，开发人员应考虑以下关键方面：

1. 数据库设计：利用关系数据库有效存储和查询 RBAC 结构。
2. 性能优化：实施缓存策略并优化权限检查，特别是对于复杂的 RBAC3 模型。
3. API 和前端集成：设计清晰的 API 来管理用户、角色和权限，并考虑如何在前端应用中使用 RBAC。
4. 安全和审计：确保 RBAC 系统本身的安全性，并实施详细的日志记录和审计功能。
5. 可扩展性：设计时考虑未来的扩展，例如支持更复杂的权限规则或与其他系统集成。
6. 用户体验：为系统管理员设计直观的界面，以便轻松配置和维护 RBAC 结构。

另请参阅

• 基于属性的访问控制 (Attribute-based access control, ABAC)
• 访问控制 (Access control)