3.2 WEB-SSO代码讲解
3.2.1身份认证服务代码解析
Web-SSO的源代码可以从网站地址http://211.151.94.21/blog/yutoujava/resource/websso_src.zip下载。身份认证服务是一个标准的web应用，包括一个名为SSOAuth的Servlet，一个login.jsp文件和一个failed.html。身份认证的所有服务几乎都由SSOAuth的Servlet来实现了；login.jsp用来显示登录的页面（如果发现用户还没有登录过）；failed.html是用来显示登录失败的信息（如果用户的用户名和密码与信息数据库中的不一样）。
SSOAuth的代码如下面的列表显示，结构非常简单，先看看这个Servlet的主体部分：
package DesktopSSO;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.text.*;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
public class SSOAuth extends HttpServlet {
static private ConcurrentMap accounts;
static private ConcurrentMap SSOIDs;
String cookiename="WangYuDesktopSSOID";
String domainname;
public void init(ServletConfig config) throws ServletException {
super.init(config);
domainname= config.getInitParameter("domainname");
cookiename = config.getInitParameter("cookiename");
SSOIDs = new ConcurrentHashMap();
accounts=new ConcurrentHashMap();
accounts.put("wangyu", "wangyu");
accounts.put("paul", "paul");
accounts.put("carol", "carol");
}
protected void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
PrintWriter out = response.getWriter();
String action = request.getParameter("action");
String result="failed";
if (action==null) {
handlerFromLogin(request,response);
} else if (action.equals("authcookie")){
String myCookie = request.getParameter("cookiename");
if (myCookie != null) result = authCookie(myCookie);
out.print(result);
out.close();
} else if (action.equals("authuser")) {
result=authNameAndPasswd(request,response);
out.print(result);
out.close();
} else if (action.equals("logout")) {
String myCookie = request.getParameter("cookiename");
logout(myCookie);
out.close();
}
}
.....
} |
从代码很容易看出，SSOAuth就是一个简单的Servlet。其中有两个静态成员变量：accounts和SSOIDs，这两个成员变量都使用了JDK1.5中线程安全的MAP类： ConcurrentMap，所以这个样例一定要JDK1.5才能运行。Accounts用来存放用户的用户名和密码，在init()的方法中可以看到我给系统添加了三个合法的用户。在实际应用中，accounts应该是去数据库中或LDAP中获得，为了简单起见，在本样例中我使用了 ConcurrentMap在内存中用程序创建了三个用户。而SSOIDs保存了在用户成功的登录后所产生的cookie和用户名的对应关系。它的功能显而易见：当用户成功登录以后，再次访问别的系统，为了鉴别这个用户请求所带的cookie的有效性，需要到SSOIDs中检查这样的映射关系是否存在。
在主要的请求处理方法 processRequest()中，可以很清楚的看到SSOAuth的所有功能
如果用户还没有登录过，是第一次登录本系统，会被跳转到login.jsp页面（在后面会解释如何跳转）。用户在提供了用户名和密码以后，就会用 handlerFromLogin()这个方法来验证。
如果用户已经登录过本系统，再访问别的应用的时候，是不需要再次登录的。因为浏览器会将第一次登录时产生的cookie和请求一起发送。效验cookie的有效性是SSOAuth的主要功能之一。
SSOAuth还能直接效验非login.jsp页面过来的用户名和密码的效验请求。这个功能是用于非web应用的SSO，这在后面的桌面SSO中会用到。
SSOAuth还提供logout服务。
下面看看几个主要的功能函数：
private void handlerFromLogin(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
String username = request.getParameter("username");
String password = request.getParameter("password");
String pass = (String)accounts.get(username);
if ((pass==null)||(!pass.equals(password)))
getServletContext().getRequestDispatcher("/failed.html").forward(request, response);
else {
String gotoURL = request.getParameter("goto");
String newID = createUID();
SSOIDs.put(newID, username);
Cookie wangyu = new Cookie(cookiename, newID);
wangyu.setDomain(domainname);
wangyu.setMaxAge(60000);
wangyu.setValue(newID);
wangyu.setPath("/");
response.addCookie(wangyu);
System.out.println("login success, goto back url:" + gotoURL);
if (gotoURL != null) {
PrintWriter out = response.getWriter();
response.sendRedirect(gotoURL);
out.close();
}
}
} |
handlerFromLogin()这个方法是用来处理来自login.jsp的登录请求。它的逻辑很简单：将用户输入的用户名和密码与预先设定好的用户集合（存放在accounts中）相比较，如果用户名或密码不匹配的话，则返回登录失败的页面（failed.html），如果登录成功的话，需要为用户当前的session创建一个新的ID，并将这个ID和用户名的映射关系存放到SSOIDs中，最后还要将这个ID设置为浏览器能够保存的cookie值。
登录成功后，浏览器会到哪个页面呢？那我们回顾一下我们是如何使用身份认证服务的。一般来说我们不会直接访问身份服务的任何URL，包括login.jsp。身份服务是用来保护其他应用服务的，用户一般在访问一个受SSOAuth保护的Web应用的某个URL时，当前这个应用会发现当前的用户还没有登录，便强制将也页面转向SSOAuth的login.jsp，让用户登录。如果登录成功后，应该自动的将用户的浏览器指向用户最初想访问的那个URL。在handlerFromLogin()这个方法中，我们通过接收“goto”这个参数来保存用户最初访问的URL，成功后便重新定向到这个页面中。
另外一个要说明的是，在设置cookie的时候，我使用了一个setMaxAge(6000)的方法。这个方法是用来设置cookie的有效期，单位是秒。如果不使用这个方法或者参数为负数的话，当浏览器关闭的时候，这个cookie就失效了。在这里我给了很大的值（1000分钟），导致的行为是：当你关闭浏览器（或者关机），下次再打开浏览器访问刚才的应用，只要在1000分钟之内，就不需要再登录了。我这样做是下面要介绍的桌面SSO中所需要的功能。
其他的方法更加简单，这里就不多解释了。
3.2.2具有SSO功能的web应用源代码解析
要实现WEB-SSO的功能，只有身份认证服务是不够的。这点很显然，要想使多个应用具有单点登录的功能，还需要每个应用本身的配合：将自己的身份认证的服务交给一个统一的身份认证服务－SSOAuth。SSOAuth服务中提供的各个方法就是供每个加入SSO的Web应用来调用的。
一般来说，Web应用需要SSO的功能，应该通过以下的交互过程来调用身份认证服务的提供的认证服务：
Web应用中每一个需要安全保护的URL在访问以前，都需要进行安全检查，如果发现没有登录（没有发现认证之后所带的cookie），就重新定向到SSOAuth中的login.jsp进行登录。
登录成功后，系统会自动给你的浏览器设置cookie，证明你已经登录过了。
当你再访问这个应用的需要保护的URL的时候，系统还是要进行安全检查的，但是这次系统能够发现相应的cookie。
有了这个cookie，还不能证明你就一定有权限访问。因为有可能你已经logout,或者cookie已经过期了，或者身份认证服务重起过，这些情况下，你的cookie都可能无效。应用系统拿到这个cookie，还需要调用身份认证的服务，来判断cookie时候真的有效，以及当前的cookie对应的用户是谁。
如果cookie效验成功，就允许用户访问当前请求的资源。
以上这些功能，可以用很多方法来实现：
在每个被访问的资源中（JSP或Servlet）中都加入身份认证的服务，来获得cookie，并且判断当前用户是否登录过。不过这个笨方法没有人会用:-)。
可以通过一个controller，将所有的功能都写到一个servlet中，然后在URL映射的时候，映射到所有需要保护的URL集合中（例如*.jsp，/security/*等）。这个方法可以使用，不过，它的缺点是不能重用。在每个应用中都要部署一个相同的servlet。
Filter是比较好的方法。符合Servlet2.3以上的J2EE容器就具有部署filter的功能。（Filter的使用可以参考JavaWolrd的文章http://www.javaworld.com/javaworld/jw-06-2001/jw-0622-filters.html）Filter是一个具有很好的模块化，可重用的编程API，用在SSO正合适不过。本样例就是使用一个filter来完成以上的功能。
package SSO;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import java.text.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.*;
import org.apache.commons.httpclient.*;
import org.apache.commons.httpclient.methods.GetMethod;
public class SSOFilter implements Filter {
private FilterConfig filterConfig = null;
private String cookieName="WangYuDesktopSSOID";
private String SSOServiceURL= "http://wangyu.prc.sun.com:8080/SSOAuth/SSOAuth";
private String SSOLoginPage= "http://wangyu.prc.sun.com:8080/SSOAuth/login.jsp";
public void init(FilterConfig filterConfig) {
this.filterConfig = filterConfig;
if (filterConfig != null) {
if (debug) {
log("SSOFilter:Initializing filter");
}
}
cookieName = filterConfig.getInitParameter("cookieName");
SSOServiceURL = filterConfig.getInitParameter("SSOServiceURL");
SSOLoginPage = filterConfig.getInitParameter("SSOLoginPage");
}
.....
.....
} |
以上的初始化的源代码有两点需要说明：一是有两个需要配置的参数 SSOServiceURL和 SSOLoginPage。因为当前的Web应用很可能和身份认证服务（SSOAuth）不在同一台机器上，所以需要让这个filter知道身份认证服务部署的URL，这样才能去调用它的服务。另外一点就是由于身份认证的服务调用是要通过http协议来调用的（在本样例中是这样设计的，读者完全可以设计自己的身份服务，使用别的调用协议，如RMI或SOAP等等），所有笔者引用了apache的commons工具包（详细信息情访问apache 的网站http://jakarta.apache.org/commons/index.html），其中的“httpclient”可以大大简化http调用的编程。
下面看看filter的主体方法doFilter():
public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
if (debug) log("SSOFilter:doFilter()");
HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
String result="failed";
String url = request.getRequestURL().toString();
String qstring = request.getQueryString();
if (qstring == null) qstring ="";
//检查http请求的head是否有需要的cookie
String cookieValue ="";
javax.servlet.http.Cookie[] diskCookies = request.getCookies();
if (diskCookies != null) {
for (int i = 0; i < diskCookies.length; i++) {
if(diskCookies[i].getName().equals(cookieName)){
cookieValue = diskCookies[i].getValue();
//如果找到了相应的cookie则效验其有效性
result = SSOService(cookieValue);
if (debug) log("found cookies!");
}
}
}
if (result.equals("failed")) { //效验失败或没有找到cookie，则需要登录
response.sendRedirect(SSOLoginPage+"?goto="+url);
} else if (qstring.indexOf("logout") > 1) {//logout服务
if (debug) log("logout action!");
logoutService(cookieValue);
response.sendRedirect(SSOLoginPage+"?goto="+url);
} else {//效验成功
request.setAttribute("SSOUser",result);
Throwable problem = null;
try {
chain.doFilter(req, res);
} catch(Throwable t) {
problem = t;
t.printStackTrace();
}
if (problem != null) {
if (problem instanceof ServletException) throw (ServletException)problem;
if (problem instanceof IOException) throw (IOException)problem;
sendProcessingError(problem, res);
}
}
} |
doFilter()方法的逻辑也是非常简单的，在接收到请求的时候，先去查找是否存在期望的cookie值，如果找到了，就会调用SSOService(cookieValue)去效验这个cookie的有效性。如果cookie效验不成功或者cookie根本不存在，就会直接转到登录界面让用户登录；如果cookie效验成功，就不会做任何阻拦，让此请求进行下去。在配置文件中，有下面的一个节点表示了此filter的URL映射关系：只拦截所有的jsp请求。
<filter-mapping>
<filter-name>SSOFilter</filter-name>
<url-pattern>*.jsp</url-pattern>
</filter-mapping> |
下面还有几个主要的函数需要说明：
private String SSOService(String cookievalue) throws IOException {
String authAction = "?action=authcookie&cookiename=";
HttpClient httpclient = new HttpClient();
GetMethod httpget = new GetMethod(SSOServiceURL+authAction+cookievalue);
try {
httpclient.executeMethod(httpget);
String result = httpget.getResponseBodyAsString();
return result;
} finally {
httpget.releaseConnection();
}
}
private void logoutService(String cookievalue) throws IOException {
String authAction = "?action=logout&cookiename=";
HttpClient httpclient = new HttpClient();
GetMethod httpget = new GetMethod(SSOServiceURL+authAction+cookievalue);
try {
httpclient.executeMethod(httpget);
httpget.getResponseBodyAsString();
} finally {
httpget.releaseConnection();
}
} |
这两个函数主要是利用apache中的httpclient访问SSOAuth提供的认证服务来完成效验cookie和logout的功能。
其他的函数都很简单，有很多都是我的IDE（NetBeans）替我自动生成的。
4 当前方案的安全局限性
当前这个WEB-SSO的方案是一个比较简单的雏形，主要是用来演示SSO的概念和说明SSO技术的实现方式。有很多方面还需要完善，其中安全性是非常重要的一个方面。
我们说过，采用SSO技术的主要目的之一就是加强安全性，降低安全风险。因为采用了SSO，在网络上传递密码的次数减少，风险降低是显然的，但是当前的方案却有其他的安全风险。由于cookie是一个用户登录的唯一凭据，对cookie的保护措施是系统安全的重要环节：
cookie的长度和复杂度
在本方案中，cookie是有一个固定的字符串（我的姓名）加上当前的时间戳。这样的cookie很容易被伪造和猜测。怀有恶意的用户如果猜测到合法的cookie就可以被当作已经登录的用户，任意访问权限范围内的资源
cookie的效验和保护
在本方案中，虽然密码只要传输一次就够了，可cookie在网络中是经常传来传去。一些网络探测工具（如sniff, snoop,tcpdump等）可以很容易捕获到cookie的数值。在本方案中，并没有考虑cookie在传输时候的保护。另外对cookie的效验也过于简单，并不去检查发送cookie的来源究竟是不是cookie最初的拥有者，也就是说无法区分正常的用户和仿造cookie的用户。
当其中一个应用的安全性不好，其他所有的应用都会受到安全威胁
因为有SSO，所以当某个处于 SSO的应用被黒客攻破，那么很容易攻破其他处于同一个SSO保护的应用。
这些安全漏洞在商业的SSO解决方案中都会有所考虑，提供相关的安全措施和保护手段，例如Sun公司的Access Manager，cookie的复杂读和对cookie的保护都做得非常好。另外在OpneSSO （https://opensso.dev.java.net）的架构指南中也给出了部分安全措施的解决方案。
5 当前方案的功能和性能局限性
除了安全性，当前方案在功能和性能上都需要很多的改进：
当前所提供的登录认证模式只有一种：用户名和密码，而且为了简单，将用户名和密码放在内存当中。事实上，用户身份信息的来源应该是多种多样的，可以是来自数据库中，LDAP中，甚至于来自操作系统自身的用户列表。还有很多其他的认证模式都是商务应用不可缺少的，因此SSO的解决方案应该包括各种认证的模式，包括数字证书，Radius， SafeWord ，MemberShip，SecurID等多种方式。最为灵活的方式应该允许可插入的JAAS框架来扩展身份认证的接口
我们编写的Filter只能用于J2EE的应用，而对于大量非Java的Web应用，却无法提供SSO服务。
在将Filter应用到Web应用的时候，需要对容器上的每一个应用都要做相应的修改，重新部署。而更加流行的做法是Agent机制：为每一个应用服务器安装一个agent，就可以将SSO功能应用到这个应用服务器中的所有应用。
当前的方案不能支持分别位于不同domain的Web应用进行SSO。这是因为浏览器在访问Web服务器的时候，仅仅会带上和当前web服务器具有相同domain名称的那些cookie。要提供跨域的SSO的解决方案有很多其他的方法，在这里就不多说了。Sun的Access Manager就具有跨域的SSO的功能。
另外，Filter的性能问题也是需要重视的方面。因为Filter会截获每一个符合URL映射规则的请求，获得cookie，验证其有效性。这一系列任务是比较消耗资源的，特别是验证cookie有效性是一个远程的http的调用，来访问SSOAuth的认证服务，有一定的延时。因此在性能上需要做进一步的提高。例如在本样例中，如果将URL映射从“.jsp”改成“/*”，也就是说filter对所有的请求都起作用，整个应用会变得非常慢。这是因为，页面当中包含了各种静态元素如gif图片，css样式文件，和其他html静态页面，这些页面的访问都要通过filter去验证。而事实上，这些静态元素没有什么安全上的需求，应该在filter中进行判断，不去效验这些请求，性能会好很多。另外，如果在filter中加上一定的cache，而不需要每一个cookie效验请求都去远端的身份认证服务中执行，性能也能大幅度提高。
另外系统还需要很多其他的服务，如在内存中定时删除无用的cookie映射等等，都是一个严肃的解决方案需要考虑的问题。