深入理解CAS-认证原理

CAS，Central Authentication Service—中央认证服务，旨在为Web应用系统提供一种可靠的SSO解决方案。下面简单介绍SSO，重点介绍CAS认证过程。

一、SSO简介

　　1.1   概念

　　SSO英文全称Single Sign On，是目前比较流行的服务于企业业务整合的解决方案之一， SSO 使得在多个应用系统中，用户只需要登录一次 就可以访问所有相互信任的应用系统。

　　1.2  角色

　　一般 SSO 体系主要角色有三种：

　　＊  User （多个）

　　＊ Web 应用（多个）

　　＊ SSO 认证中心（ 一个 ）

　　1.3  原则

　　SSO 实现模式一般包括以下三个原则：

　　＊  所有的认证登录都在 SSO 认证中心进行；

　　＊  SSO 认证中心通过一些方法来告诉 Web 应用当前访问用户究竟是不是已通过认证的用户；

　　＊  SSO 认证中心和所有的 Web 应用建立一种信任关系，也就是说 web 应用必须信任认证中心。（单点信任）

二、    CAS原理介绍

 

　　2.1  体系结构

　　　　从结构体系看，CAS 包括两部分： CAS Server 和 CAS Client 。

　　　　CAS Server负责完成对用户的认证工作 ，会为用户签发两个重要的票据：登录票据（TGT）和服务票据（ST）来实现认证过程, CAS Server需要独立部署 。

　　　　CAS Client负责处理对客户端受保护资源的访问请求，需要对请求方进行身份认证时，重定向到 CAS Server 进行认证。准确地来说，它以Filter 方式保护受保护的资源。对于访问受保护资源的每个 Web 请求，CAS Client 会分析该请求的 Http 请求中是否包含 ServiceTicket（服务票据，由 CAS Server发出用于标识目标服务）。CAS Client 与受保护的客户端应用部署在一起。

　　由上可知，它符合SSO中的角色架构，如下：

　　＊  User （多个）

　　＊  Web 应用（多个CAS Client—与Web应用部署在一起）

　　＊  SSO 认证中心（ 一个CAS Server—独立部署）

　　2.2  核心票据

　　　　CAS的核心就是其Ticket，及其在Ticket之上的一系列处理操作。CAS的主要票据有TGT、ST、PGT、PGTIOU、PT，其中TGT、ST是CAS1.0(基础模式)协议中就有的票据，PGT、PGTIOU、PT是CAS2.0(代理模式)协议中有的票据。这里主要介绍CAS1.0—基础模式中的几种票据。

　　TGT（Ticket Grangting Ticket）

　　　　TGT是CAS为用户签发的登录票据，拥有了TGT，用户就可以证明自己在CAS成功登录过。TGT封装了Cookie值以及此Cookie值对应的用户信息。用户在CAS认证成功后，生成一个TGT对象，放入自己的缓存（Session）；同时，CAS生成cookie（叫TGC，个人理解，其实就是TGT的SessionId），写入浏览器。TGT对象的ID就是cookie的值，当HTTP再次请求到来时，如果传过来的有CAS生成的cookie，则CAS以此cookie值（SessionId）为key查询缓存中有无TGT（Session），如果有的话，则说明用户之前登录过，如果没有，则用户需要重新登录。

 　　TGC （Ticket-granting cookie）

　　　　上面提到，CAS-Server生成TGT放入自己的Session中，而TGC就是这个Session的唯一标识（SessionId），以Cookie形式放到浏览器端，是CAS Server用来明确用户身份的凭证。（如果你理解Session的存放原理的话就很好理解）

  　　ST（ServiceTicket）

　　　　ST是CAS为用户签发的访问某一服务票据。用户访问service时，service发现用户没有ST，则要求用户去CAS获取ST。用户向CAS发出获取ST的请求，如果用户的请求中包含cookie，则CAS会以此cookie值为key查询缓存中有无TGT，如果存在TGT，则用此TGT签发一个ST，返回给用户。用户凭借ST去访问service，service拿ST去CAS验证，验证通过后，允许用户访问资源。

为了保证ST的安全性：ST 是基于随机生成的，没有规律性。而且，CAS规定 ST 只能存活一定的时间，然后 CAS Server 会让它失效。而且，CAS 协议规定ST只能使用一次，无论 Service Ticket 验证是否成功， CASServer 都会清除服务端缓存中的该 Ticket ，从而可以确保一个 Service Ticket 不被使用两次。

　　2.3  认证过程

　　这里用一个终端，对两个CAS—Client的三次请求来说明CAS的认证过程，主要是TGT、TGC、ST等票据的传递，以及如何实现的SSO。

　　如下图，前两次请求都是访问的CAS—Client1，主要来说明TGT、TGC、ST等票据的作用；然后第三次请求访问的是CAS—Client2，主要来说明如何实现的SSO。

          Request1:

　　　　【第一步】终端第一次访问CAS—Client1，AuthenticationFilter会截获此请求：1、首先，检测本地Session没有缓存有用户信息；2、然后，检测到请求信息中没有ST；3、所以，CAS—Client1将请求重定向到CAS—Server，并传递 Service （也就是要访问的目的资源地址，以便登录成功过后转回该地址），例：【https://cas:8443/cas/login?service=http0%3A8081%2F】

　　　　【第二步】终端第一次访问CAS—Server：1、CAS—Server检测到请求信息中没有TGC，所以跳转到自己的登录页；2、终端输入用户名、密码登录CAS—Server，认证成功后，CAS—Server会生成登录票据—TGT（集成了用户信息与ST），并随机生成一个服务票据—ST与CAS会话标识—TGC。TGT实际上就是Session，而TGC就是这标识这个Session存到Cookie中的SessionID；ST即，根据Service生成Ticket。3、然后，CAS—Server会将Ticket加在url 后面，然后将请求redirect 回客户web 应用，例如URL为【http://192.168.1.90:8081/web1/?ticket=ST-5-Sx6eyvj7cPPCfn0pMZ】

　　　　【第三步】这时，终端携带ticket再次请求CAS—Client1：1、这时客户端的AuthenticationFilter看到ticket 参数后，会跳过，由其后面的TicketValidationFilter 处理；2、TicketValidationFilter 会利用httpclient工具访问cas 服务的/serviceValidate 接口, 将ticket 、service 都传到此接口，由此接口验证ticket 的有效性，即向CAS—Server验证ST的有效性。3、TicketValidationFilter如果得到验证成功的消息，就会把用户信息写入web 应用的session里。至此为止，SSO 会话就建立起来了。

       Request2

　　　　上面说了SSO 会话已经建立起来了，这时用户在同一浏览器里第二次访问此web 应用（CAS—Client1）时，AuthenticationFilter会在session 里读取到用户信息，这就代表用户已成功登录，所以就不会去CAS 认证了。

　　Request3

　　　　【第一步】与Request1是完全一样的，如下：终端第一次访问CAS—Client2，AuthenticationFilter会截获此请求：1、首先，检测本地Session没有缓存有用户信息；2、然后，检测到请求信息中没有ST；3、所以，CAS—Client1将请求重定向到CAS—Server，并传递 Service （也就是要访问的目的资源地址，以便登录成功过后转回该地址），例：【https://cas:8443/cas/login?service=http0%3A8081%2F】

　　　　【第二步】然后，终端第二次访问CAS—Server：此时，Request中会带有上次生成的TGC，然后根据TGC（SessionID）去查找是否有对应的TGT（Session），如果有，代表此用户已成功登录过，所以此时用户不必再去登录页登录（SSO的体现），而CAS—Server会直接用找到的TGT签发一个ST，然后重定向到CAS—Client2，剩下的如Request1中的【第三步】就完.范例：

在生活中我们也有类似的相关生活经验，例如你去食堂吃饭，食堂打饭的阿姨（www.qiandu.com）告诉你，不收现金。
并且告诉你，你去门口找换票的（passport.com）换小票。
于是你换完票之后，再去找食堂阿姨，食堂阿姨拿着你的票，问门口换票的，这个票是真的吗？换票的说，是真的，于是给你打饭了。
基于上述生活中的场景，我们将基于Cookie的单点登录改良以后的方案如下：

 完成认证登录需经过如下三步：

1. 通过用户名和密码来获取tgt

2. 通过tgt来获取st

3. 最后通过访问带ST的URL完成无密码登录

1.根据http://172.16.18.109/cas/v1/tickets， admin 123456
获得 tgt: 
得到：http://172.16.18.109/cas/v1/tickets/TGT-7-BXvYHyND96DzM0ABzSsTUdANlS0Lp0bapCfRPQfL5TTqOFJqxm-cas01.example.org

2.根据  tgt获取st
根据：http://172.16.18.109/cas/v1/tickets/TGT-7-BXvYHyND96DzM0ABzSsTUdANlS0Lp0bapCfRPQfL5TTqOFJqxm-cas01.example.org?service=https://172.16.98.109
得到：ST-15-Fr3eZTYL7V1fc5b300sM-cas01.example.org

3.尝试st:
https://172.16.18.109/hgCasLogin.do?ticket=ST-15-Fr3eZTYL7V1fc5b300sM-cas01.example.org
https://172.16.18.109/quickcheck/list.do?ticket=ST-15-Fr3eZTYL7V1fc5b300sM-cas01.example.org

 

三、    总结

　　　　CAS认证过程中的核心概念即是几个【票据】，实际上其实就是1个Cookie和N个Session。包括CAS1.0（基础模式）的TGT、ST、TGC；以及CAS2.0（代理模式）的PGT、PT、PGTIOU等。认证过程，即是这几个票据的传递与对比验证的过程。