前文OpenSAML 使用引导 II : Service Provider 的实现之AuthnRequest介绍从Service Provider（SP）角度出发，讲解如何使用OpenSAML如申请身份鉴别请求，并从IDP出得到断言的引用标识——SAML Artifact，本文将继续讨论Artifact的具体意义，如何使用Artifact换取断言信息，以及断言的使用方法。
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源码地址：https://github.com/sunrongxin7666/OpenSAML-ref-project-demo-v3.git
更新 2017-11-20
回答网友xiajale的提问：为什么使用Artifact Binding，详情请见第六节
4. 第四步和第五步：The Artifact and Artifact Resolution
这里跳过了关于第三步身份认证的讨论，这是因为关于用户身份的认证完全取决于idp，和SAML协议本身没有关系。
当用户通过身份鉴别之后，Idp会为认证信息（断言）分配一个标识，这个标识被称为Artifact。Artifact将以URL参数的形式和用户一起被发送回SP。
SP为了通过Artifact得到真正的认证信息，需要构建ArtifactResolve对象，ArtifactResolve中包含Artifact。ArtifactResolve通过SOAP协议发送给Idp，Idp返回ArtifactResolveResponse，其中就包含了SAML Assertion，即认证信息。
由此可见Artifact对象至关重要，下面就来讨论Artifact的细节。
Artifact
Artifact是对一个SAML对象的引用。SAML规定Artifact中必须包括以下内容：
- TypeCode规定了当前Artifact的类型，不同类型的Artifact对于Remaining Artifact的格式有着不同的要求；
- EndPointIndex代表着metadata中定义的Web服务终端标识，在用Artifact兑换真正的SAML对象时使用；
- Artifact是这些部分Base64编码后的连续字节；
- 推荐的Artifact类型是type4
- SourceID是发送者实体的ID被SHA-1哈希值；
- MessageHandle是发送方对于SMAL消息真实的引用，为至少16位随机标识，不足20位的应该补全；
Artifact绑定（传输）
Artifact绑定是传输SAML信息（借助于其引用Artifact）的一种方式，通过HTTP客户端（如浏览器）来工作。传递Artifact有两种方式，HTTP POST和HTTP重定向。随后Artifact来换取真正的SAML消息，这一步靠SP和IDP可信信道来完成，比如SOAP信道。Artifact绑定的使用是因为SAML消息中有敏感信息，直接通过浏览器传送SAML消息并不安全。所以通过HTTP重定向传输Artifact，也就是说Artifact被当成URL中的参数传输。
创建ArtifactResolve
当SP得到Artifact之后，根据Artifact构造ArtifactResolve来请求真正的SAML消息。
Artifact artifact = OpenSAMLUtils.buildSAMLObject(Artifact.class);
artifact.setArtifact(httpServletRequest.getParameter("SAMLart"));
然后构建ArtifactResolve对象
ArtifactResolve artifactResolve = OpenSAMLUtils.buildSAMLObject(ArtifactResolve.class);
接下来开始这是ArtfactResolve的各种属性：
- Issuer：发送方的身份表示，同
AuthnRequest中的issuer;
Issuer issuer = OpenSAMLUtils.buildSAMLObject(Issuer.class);
issuer.setValue(SPConstants.SP_ENTITY_ID);
authnRequest.setIssuer(issuer);
- Time of the Request
artifactResolve.setIssueInstant(new DateTime());
- ID of the request:
artifactResolve.setID(OpenSAMLUtils.generateSecureRandomId());
- destination URL
artifactResolve.setDestination(getIPDArtifactResloveDestination());
最后将Artifact加入其中：
artifactResolve.setArtifact(artifact);
形成的Artifact Request XML如下：
使用SOAP协议发送 ArtifactResolve
SOAP简单的理解，就是这样的一个开放协议SOAP=RPC+HTTP+XML：采用HTTP作为底层通讯协议；RPC作为一致性的调用途径，ＸＭＬ作为数据传送的格式，允许服务提供者和服务客户经过防火墙在INTERNET进行通讯交互。
浅谈SOAP
SOAP 教程RCP（Rmote Procedure Call）:远端程序调用，像调用本地对象那样调用远端的程序（方法），为同步过程，会拥塞调用代码的执行。
RPC vs REST : RPC，是面向服务的，关于行为和动作；REST面向资源的，强调描述应用程序的事务和名词。和REST相比，SOAP的优势在于能保证事物的原子性和消息可靠性，且对于数据完整性和数据隐私性的有很完备标准。
- REST Vs SOAP，Soap 和 Rest 的区别
- WebService的两种方式SOAP和REST比较
- REST与SAOP的比较
和AuthnRequest类似，发送ArtifactResolve也是通过message context
MessageContext contextout
= new MessageContext();
contextout.setMessage(artifactResolve);
不过对于SOAP消息，没有强制的内容需要添加到环境上下文中，但是建议加入数据签名以增强安全性。
SignatureSigningParameters sigParameters = new SignatureSigningParameters();
sigParameters.setSignatureAlgorithm(SignatureConstants.ALGO_ID_SIGNATURE_RSA_SHA256);
sigParameters.setSigningCredential(SPCredentials.getCredential());
sigParameters.setSignatureCanonicalizationAlgorithm(SignatureConstants.ALGO_ID_C14N_EXCL_OMIT_COMMENTS);
SecurityParametersContext securityParametersContext = contextout.getSubcontext(SecurityParametersContext.class,true);
securityParametersContext.setSignatureSigningParameters(signatureSigningParameters);
因为涉及到两方的通信，还需要创建InOutOperationContext来处理输入输出的信息。
InOutOperationContext context
= new ProfileRequestContext();
context.setOutboundMessageContext(contextout);
为了能发送SOAP消息，还需要设置SOAP Client。这个Client将会调用消息的处理器，编码器以及解码等来传送消息。这些内容将在下一章中详谈。
创建SOAP Client的具体做法为继承AbstractPipelineHttpSOAPClient并实现newPipline方法，来返回管道发送消息。
AbstractPipelineHttpSOAPClient soapClient = new AbstractPipelineHttpSOAPClient() {
protected HttpClientMessagePipeline newPipeline() throws SOAPException {
//创建输入输出用的编码器和解码器
HttpClientRequestSOAP11Encoder encoder
= new HttpClientRequestSOAP11Encoder();
HttpClientResponseSOAP11Decoder decoder
= new HttpClientResponseSOAP11Decoder();
//创建管道
BasicHttpClientMessagePipeline pipeline
= new BasicHttpClientMessagePipeline(
encoder,
decoder
);
//为输出的内容签名
pipeline.setOutboundPayloadHandler(
new SAMLOutboundProtocolMessageSigningHandler());
return pipeline;
}
}
// HTTP帮助SOAPClient编码和解码
HttpClientBuilder clientBuilder = new HttpClientBuilder(); soapClient.setHttpClient(clientBuilder.buildClient());
//发送soap消息
soapClient.send(IDPConstants.ARTIFACT_RESOLUTION_SERVICE, context);
SOAP消息发送之后，会同步等待Response返回或者超时。当Response返回时，SAML消息便可或得到：
return context.getInboundMessageContext().getMessage();
ArtifactResponse实例如下：
Artifact Resolve Response XML With Encrypted Assertion
加密断言部分
关于如何加密断言，将在下一个大章节中详细分析。
使用 Message Handlers 处理 SAML 消息
新版本OpenSAML的一大特点就是消息处理器容器（collection of message handlers）。这些消息处理来处消息并提供丰富的方法，如验证消息的有效性，验证签名，签名等等。处理器一般在解码器或者编码器之前调用。以下是一些可用的消息处理器：
- MessageLifetimeSecurityHandler：生命周期验证，要求SAMLMessageInfoContext包含issue time;
- SAMLOutboundProtocolMessageSigningHandler: 输出消息签名,要求SecurityParametersContext包含singing参数
- ReceivedEndpointSecurityHandler：验证消息目的地址，要求base message context包含SAML消息，必需的信息可以从中提取出来；
消息处理器可以直接调用：
SAMLOutboundProtocolMessageSigningHandler handler = new SAMLOutboundProtocolMessageSigningHandler();
handler.initialize();
handler.invoke(context);
也可以在Client的实现中隐式调用，比如在PipelineHttpSOAPClient中那样。
当有多个处理器被调用时，可以使用BasicMessageHandlerChain来批量初始化和调用。
List handlers = new ArrayList();
handlers.add(handler1);
handlers.add(handler2);
BasicMessageHandlerChain handlerChain = new BasicMessageHandlerChain();
handlerChain.setHandlers(handlers);
以下是使用消息处理器的实例：
创建环境上下文：
MessageContext context = new MessageContext();
context.setMessage(artifactResponse);
将消息配置给SAMLMessageInfoContext，获得Issue内容：
SAMLMessageInfoContext messageInfoContext
= context.getSubcontext(SAMLMessageInfoContext.class, true);
messageInfoContext.setMessageIssueInstant(
artifactResponse.getIssueInstant());
设置MessageLifetimeSecurityHandler
MessageLifetimeSecurityHandler lsHandler = new MessageLifetimeSecurityHandler();
lsHandler.setClockSkew(1000);
lsHandler.setMessageLifetime(2000);
lsHandler.setRequiredRule(true);
设置ReceivedEndpointSecurityHandler
ReceivedEndpointSecurityHandler receivedEndpointSecurityHandler = new ReceivedEndpointSecurityHandler();
receivedEndpointSecurityHandler.setHttpServletRequest(request);
将以上处理器放入处理器链中，批量处理：
List handlers = new ArrayList();
handlers.add(lifetimeSecurityHandler);
handlers.add(receivedEndpointSecurityHandler);
BasicMessageHandlerChain handlerChain = new BasicMessageHandlerChain();
handlerChain.setHandlers(handlers);
handlerChain.initialize();
handlerChain.doInvoke(context);
5. 断言Assertion
SAML断言是认证的实体，其包含关于用户和身份鉴别的信息。以下来简单介绍下断言的内容。
断言用来承载安全信息，接收者可以根据这样的信息来做出安全访问控制决定。断言中所包含的安全信息被称为断言声明（assertion statement），共有三种类型：
- 认证声明：包含关于用户身份鉴别的信息，比如用户被认证身份的时间和方法；
- 属性声明： 包含关于用户相关的属性信息，比如用户的姓名、手机号、邮箱和地址等等。这些属性被IDP定义为KEY—Value的形式
- 授权决定声明：确认当前用户是否授权来访问一个特殊的资源。身份鉴别决定只能提供最基本的鉴别能力，更为复杂情况推荐使用XACML(一种用于决定请求/响应的通用访问控制策略语言和执行授权策略的框架)。
5.1 断言的使用
断言在接收时是经过加密和签名的，这里对其的时候都是假设已经解密并通过签名验证的。
断言里包含很多的信息，下面将会展示从断言里提取需要的信息。
用户身份验证的时间在AuthnStatement字段的AuthnInstant 属性中
logger.info("Authentication instant: "
+assertion.getAuthnStatements().get(0).getAuthnInstant());
用户被认证的方式在AuthnStatement子字段AuthnContext的AuthnContextClassRef属性值，标识认证的方式：
logger.info("Authentication method: "
+ assertion.getAuthnStatements().get(0).getAuthnContext()
+ .getAuthnContextClassRef().getAuthnContextClassRef());
AttributeStatement之中包含很多属性，都是Key_Value的形式：
for(Attribute attribute :
assertion.getAttributeStatements()
.get(0).getAttributes()) {
logger.info("Attribute name: " + attribute.getName());
for (XMLObject attributeValue :
attribute.getAttributeValues())
{
logger.info("Attribute value:"
+ ((XSString)attributeValue).getValue());
}
}
6. 为什么使用Artifact Binding模式
SAML协议中如何使用Artifact Binding模式请求并获得断言流程已经为大家介绍完毕。不过有的读者可能有疑问， 为什么要使用Artifact Binding模式，HTTP POST或者HTTP重定向直接获取断言信息不是更简单吗？的确是更简单，但是这样做有安全性的隐患。
其实SAML2.0中支持很多种绑定方式，如下都方式在OpenSAML中都有实现：
- SAML SOAP Binding (based on SOAP 1.1)
- Reverse SOAP (PAOS) Binding
- HTTP Redirect (GET) Binding
- HTTP POST Binding
- HTTP Artifact Binding
- SAML URI Binding
目前，基于浏览器的SSO中，HTTP POST和HTTP Redirect的模式用的最多，但是浏览器本身有很多的限制和缺陷，使得有时候不便直接通过浏览器获得身份认证断言：
- URL中的查询字符串（Query String）或者POST payload有长度限制，无法装下断言信息（断言信息是XML格式，在签名加密之后往往很大）；
- 可能被注入JavaScript脚本，易遭受攻击，如跨站脚本攻击和跨站请求攻击；所以无法断定浏览器发出的请求是合法的，断言内的一些敏感信息不希望暴露给浏览器；
- 很多网站现在都是前后端分离开发，如果通过浏览器获得断言信息，前端代码还需要将断言信息通过API发送给后端，增加了断言信息在网络中的传输流程，也增加断言被窃取和篡改的风险（对于XML结构的数字签名有漏洞XML wrapping attacks）。
使用Artifact Binding就可以避免以上问题：
- 浏览器只是获得断言信息的引用（Artifact），而不是真正的断言，避免敏感信息暴露给浏览器，从而防止浏览器中潜在的风险和被攻击点；
- Artifact换取断言的过程使用SOAP协议，不受HTTP请求中长度的限制；
- SP向IDP换取断言的过程是服务器到服务器之间通信，可以使用HTTPS来确认双发的身份（浏览器中HTTPS往往只是单方向验证服务的身份，而没有验证浏览器的），非法的SP将无法获得真正的断言信息，并通信的过程加密传输，保证断言的安全；
- Artifact是一次性，被使用过后就是无效的，无法重放攻击；
- 断言信息的请求和使用相分离，减少对于浏览器的依赖，更适用于前后端分离的SP；
其实如果熟悉OAuth中的授权码模式和默认模式的区别，SAML中使用Artifact或是HTTP Redirect也是异曲同工，依据使用场景不同而定。
更多关于SAML协议的是实现的内容，请参见本人编写的一系列教程文章，其介绍如何使用OpenSAML，欢迎阅读指正：
- OpenSAML 使用引导 I : 简介
- OpenSAML 使用引导 II : Service Provider 的实现之AuthnRequest
- OpenSAML 使用引导 III: Service Provider 的实现之Artifact与断言
- OpenSAMl 使用引导IV: 安全特性