权限管理模型 ---- ACL、RBAC和ABAC(详解)

前言

        在管理系统中会涉及到很多用户权限相关问题，对于不同的平台所使用的的权限管理模型也是多样的。

ACL 基于用户的权限管理模型

        基于用户的概念就是说直接对用户进行权限分配管理，好处是模型构建简单，只需要给用户授予或者取消对应权限即可。但是相对的，如果用户数量庞大的情况下，这套模型就很不实用。因为需要对每一位用户对应权限进行维护，这导致维护成本太高。

        ACL模型表结构很简单，只需要用户user表和权限节点node以及user和node的多对多关系表user_node。同时，只需要维护user_node表中user和node关系即可。

        ACL的适用于用户数量较小的管理系统中，例如：2112班有10位同学，张三拥有班长权限、李四拥有学委权限、王五拥有纪委权限，其它同学只拥有普通权限。

RBAC 基于角色的权限管理模型

        角色的概念就是对用户的一个升级，管理者不需要考虑用户和权限关系。只需要给用户某种角色，然后对角色授予或者取消对应权限。模型构建相对复杂，但是在用户数量大的情况下，还是需要维护角色和权限关系，以及用户和角色关系。

        RBAC的表结构包括，用户user表、角色role表、权限节点node表和用户user和角色role多对多关系的user_role表及角色role和节点多对多关系的role_node表，共5张表。

ABAC 基于属性的权限管理模型

        ABAC对用户本身的属性进行标识，通过标识来判断用户权限。这样的设计使得ABAC非常灵活，可扩展性也很高。

        ABAC一般来说，都是搭配着ACL或RBAC一起使用，不会单独成体系。在设计中，只需要在user表中加入对应字段即可，例如：某平台只允许15到50岁之间的用户注册，那么需要在user表中加入age字段。

分析

        这三种权限管理模型，也可以说是设计理念；在web后端的开发中都是以用户为主体，构建起来都较为简单。当然，它们各自都有优缺，只是两权相难取其轻，具体开发过程中还需要权衡开发成本而选择。

利用二进制优化

        利用二进制数字以及二进制位运算的特点，来匹配权限管理模型。

        二进制中的0和1分别可以代表有权限（True）和没权限（False）两种状态。

        位与操作：两个二进制数字相与得到一个新数，python中用&表示。例如：0b101 & 0b010  结果为0  0b110 & 0b101  结果为0b100，也就是得到的这个新数，如果位置相同的数的值也相同那么结果为1，反之为0。

        位或操作：就是两个二进制数字位或得到一个新数，python中用 | 表示。例如：0b101 | 0b010 结果为 0b111，0b110 | 0b100 结果为0b110。也就是得到的这个新数，如果位置相同的数的值都为0，则新数的相同位置值为0，反之都为1。

        那么，我们可以用位与操作来判断用户是否拥有某一权限：权限一表示为0b001，权限二表示为0b010，那么有一用户拥有权限为0b110就可以解读为，该用户拥有权限二和权限三。同时，将该用户拥有的权限和权限一对应的二进制数相与，结果不为0，则说明该用户有权限一，其它同理。

        位或操作可以来给用户/角色赋予某一权限：权限一表示为0b001，权限二表示为0b010，如果初始状态用户是没有权限的，也就是0b000。但是，0b000 | 0b001 结果为0b001，再 0b001 | 0b010 结果为 0b011，那么该用户就拥有了权限一和二。

总结

        利用二进制优化的好处是可以省去用户和权限之间的关系表，只需要在用户表添加字段就可以，同样的如果是RBAC，角色和权限关系，用户和角色关系都可以这样用。同时这样做的优点是二进制的运算快、性能高，也能减少很多连表查询次数。但是同样的，没有完美的设计，这样做无疑会导致可读性很差，使得维护起来比较难搞。