CAS认证原理分析(1)

一 配置实例

应用场景: cas 服务部署在192.168.7.115 ,是一个web 应用,访问地址为:https://cas.mycompany.com:8443/cas/ 。web1应用位于192.168.7.90 ,访问地址为:http://192.168.7.90:8081/web1 ,web2 应用位于192.168.7.90 ,访问地址为:http://192.168.7.90:8082/web2 。web1 和web2 通过cas 服务实现SSO 功能。浏览器位于本地localhost 。


cas 服务器: 192.168.7.115  启动8443 端口,需配置证书


web1 : 192.168.7.90

hosts配置: 192.168.7.115  cas.mycompany.com

 web.xml里的配置:

   <context-param>

       <param-name>casServerUrlPrefix</param-name>

       <param-value>https://cas.mycompany.com:8443/cas/</param-value>

   </context-param>

   <context-param>

       <param-name>serverName</param-name>

       <param-value>192.168.7.90:8081</param-value>

   </context-param>

   <filter>

       <filter-name>CAS Authentication Filter</filter-name>

<filter-class>

org.jasig.cas.client.authentication.AuthenticationFilter

</filter-class>

       <init-param>

          <param-name>casServerLoginUrl</param-name>

          <param-value>https://cas.mycompany.com:8443/cas/login</param-value>

       </init-param>

   </filter>

   <filter>

       <filter-name>CAS Validation Filter</filter-name>

       <filter-class>

org.jasig.cas.client.validation.Cas20ProxyReceivingTicketValidationFilter

</filter-class>

   </filter>

   <filter-mapping>

       <filter-name>CAS Authentication Filter</filter-name>

       <url-pattern>/*</url-pattern>

   </filter-mapping>

   <filter-mapping>

       <filter-name>CAS Validation Filter</filter-name>

       <url-pattern>/*</url-pattern>

   </filter-mapping>


 JDK启动参数需加上( 验证CAS 服务器证书的需要) :

     -Djavax.net.ssl.trustStore=/home/yz/web1/conf/cas-client-trust-cert.jks

  -Djavax.net.ssl.trustStorePassword=casclient!@#


web2 : 192.168.7.90

hosts配置: 192.168.7.115  cas.mycompany.com

web.xml里的配置:

   同web1 里web.xml 的配置,只是serverName 属性的值变成了192.168.7.90:8082


JDK 启动参数需加上( 验证CAS 服务器证书的需要) :

     -Djavax.net.ssl.trustStore=/home/yz/web2/conf/cas-client-trust-cert.jks

  -Djavax.net.ssl.trustStorePassword=casclient!@#


本地 :hosts 配置: 192.168.7.115  cas.mycompany.com


注:

1 casServerLoginUrl 参数的值是cas 服务器login 接口的值。web 应用里的cas client 在认证的时候会redirect 到 cas 服务器,redirect 的url 就是casServerLoginUrl ,因为是redirect ,所以浏览器所在机器要配置cas 服务器的域名。

2 casServerUrlPrefix 参数的值是cas 服务的访问地址。cas client 验证ticket 的时候,要访问cas 服务的/serviceValidate 接口,使用的url 就是${ casServerUrlPrefix }serviceValidate ,因为客户web 应用要验证cas 的证书,所以证书cn 字段的值必须和casServerUrlPrefix 里设置的cas 服务器的域名保持一致,并且在web 应用的服务器上配置cas 服务的访问域名。

2 serverName 参数,cas client 会用来生成service 参数,并且cas 服务器在认证通过、ticket 验证通过后,会redirect到web 应用,redirect 的url 就是service 参数的值。serverName 参数可以是IP ,也可以是域名,只要保证浏览器能访问到即可。

CAS 简单介绍

CAS 官方网站: http://www.jasig.org/cas

CAS 的主要文档:

http://www.ja-sig.org/wiki/display/CASUM/Home

http://www.jasig.org/cas/cas1-architecture

http://www.jasig.org/cas/cas2-architecture

http://www.jasig.org/cas/protocol/

http://www.ja-sig.org/wiki/display/CASUM/Demo

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CAS 官方网站上的介绍图


主要原理:用户第一次访问一个CAS 服务的客户web 应用时(访问URL :http://192.168.7.90:8081/web1 ),部署在客户web应用的cas AuthenticationFilter ,会截获此请求,生成service 参数,然后redirect 到CAS 服务的login 接口,url为https://cas:8443/cas/login?service=http%3A%2F%2F192.168.7.90%3A8081%2Fweb1%2F ,认证成功后,CAS 服务器会生成认证cookie ,写入浏览器,同时将cookie 缓存到服务器本地,CAS 服务器还会根据service 参数生成ticket,ticket 会保存到服务器,也会加在url 后面,然后将请求redirect 回客户web 应用,url 为http://192.168.7.90:8081/web1/?ticket=ST-5-Sx6eyvj7cPPCfn0pMZuMwnbMvxpCBcNAIi6-20 。这时客户端的AuthenticationFilter 看到ticket 参数后,会跳过,由其后面的TicketValidationFilter 处理,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,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,以后用户在同一浏览器里访问此web 应用时,AuthenticationFilter 会在session 里读取到用户信息,所以就不会去CAS 认证,如果在此浏览器里访问别的web 应用时,AuthenticationFilter 在session 里读取不到用户信息,会去CAS 的login 接口认证,但这时CAS 会读取到浏览器传来的cookie ,所以CAS 不会要求用户去登录页面登录,只是会根据service 参数生成一个ticket ,然后再和web 应用做一个验证ticket的交互而已。



CAS 客户端 Filter 的处理逻辑

1 AuthenticationFilter

 if(url 中无ticket 参数 && session 中没有TicketValidationFilter 置的assertion 对象){

    response.sendRedirect(cas 服务器的/login 接口);// 生成service 参数,添加到url 后面

 }

 else{

   不做处理

 }


2 TicketValidationFilter

 if(url 中有ticket 参数){

    通过httpclient 工具访问cas 服务器的/serviceValidate 接口验证ticket 的有效性,验证失败,显示错误页面,验证成功,则生成标识用户身份的assertion 对象,放入session 。

 }

 else{

   不做处理

 }


注:

1 AuthenticationFilter 在前,TicketValidationFilter 在后。

2 AuthenticationFilter :

  1 )url 中无ticket 参数,且session 中没有TicketValidationFilter 置的assertion 对象,这种情况说明用户还没有认证,AuthenticationFilter 会去做认证处理;

  2 )url 中无ticket 参数,且session 中有TicketValidationFilter 置的assertion 对象,这种情况说明用户已经认证成功,AuthenticationFilter 不做处理;

  3 )url 中有ticket 参数,这种情况说明用户已经认证成功,但还需要经TicketValidationFilter 去验证ticket,AuthenticationFilter不做处理。

3 TicketValidationFilter :只有客户端调用cas 服务器的/login 接口, 并成功认证,redirect 回客户端时,url 里才带有ticket 参数,在这种情况下,TicketValidationFilter 才做处理。



CAS 服务端的处理逻辑

   CAS 服务端总共对外暴露了7 个接口,客户端通过访问这7 个接口与服务端交互,这7 个接口为:/login 、/logout 、/validate、/serviceValidate 、/proxy 、/proxyValidate 、/CentralAuthenticationService 。/login 是认证接口,/logout 是退出接口,负责销毁认证cookie,/validate 、/serviceValidate 是验证ticket 用的接口,其中/validate 是CAS1.0 定义的,/serviceValidate是CAS2.0 定义的,其中/serviceValidate 返回xml 格式的数据,/proxy 、/proxyValidate 是支持代理认证功能的接口,/CentralAuthenticationService 接口用于和远程的web services 交互。对于一般web 应用的单点登录来讲,/login、/logout 、/serviceValidate 这3 个接口已经可以满足要求 。CAS 协议中已经对这些接口做了定义,链接为:http://www.jasig.org/cas/protocol 。下面是我对CAS 各个接口实现的的详细说明。


/login:

登录流程这部分要考虑到不同种类用户凭证的获取方案,以及客户应用传来的service 、gateway 、renew 参数的不同取值组合,CAS 为了实现流程的高度可配置性,采用了Spring Web Flow 技术。通过阅读CAS 发布包里的login-webflow.xml 、cas-servlet.xml 、applicationContext.xml 这3 个文件,我找出 了登录有关的所有组件,并画出了它的处理流程图。


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                                                             CAS 默认的登录处理流程


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       第一次访问Web 应用的流程走向


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              已经登录web1 后,访问web1 的资源(web1 没有启动session ),或访问web2 的资源


注:

1 : InitialFlowSetupAction: 是流程的入口。用 request.getContextPath() 的值来设置 cookie 的 Path 值, Cookie 的 path 值是在配置文件里定义的,但这个 Action 负责将 request.getContextPath() 的值设置为 Cookie 的 path 值,这是在 cas 部署环境改变的情况下,灵活地设置 cookie path 的方式;把 cookie 的值以及 service 参数的值放入 requestContext 的 flowscope 里。

2 : GenerateServiceTicketAction 此 Action 负责根据 service 、 GTC cookie 值生成 ServiceTicket 对象, ServiceTicket 的 ID就是返回给客户应用的 ticket 参数,如果成功创建 ServiceTicket ,则转发到 WarnAction ,如果创建失败,且 gateway 参数为true ,则直接 redirect 到客户应用, 否则则需要重新认证。

3 : viewLoginForm 这是登录页面, CAS 在此收集用户凭证。 CAS 提供的默认实现是 /WEB-INF/view/jsp/simple/ui/casLoginView.jsp 。

4 : bindAndValidate 对应 AuthenticationViaFormAction 的 doBind 方法,该方法负责搜集登录页面上用户录入的凭证信息(用户名、密码等),然后把这些信息封装到 CAS 内部的 Credentials 对象中。用户在 casLoginView.jsp 页面上点击提交后,会触发此方法。

5:submit   对应 AuthenticationViaFormAction 的 submit 方法 , 如果 doBind 方法成功执行完, 则触发 submit 方法,此方法负责调用 centralAuthenticationService 的      grantServiceTicket 方法,完成认证工作,如果认证成功,则生成TicketGrantingTicket 对象,放在缓存里, TicketGrantingTicket 的 ID 就是 TGC Cookie 的 value 值。

6 : warn  CAS 提供了一个功能:用户在一个 web 应用中跳到另一个 web 应用时, CAS 可以跳转到一个提示页面,该页面提示用户要离开一个应用进入另一个应用,可以让用户自己选择。用户在登录页面 viewLoginForm 上选中了 id=”warn” 的复选框,才能开启这个功能。

WarnAction 就检查用户有没有开启这个功能,如果开启了,则转发到showWarnView, 如果没开启,则直接redirect 到客户应用。

7 :SendTicketGrantingTicketAction 此Action 负责为response 生成TGC Cookie ,cookie 的值就是AuthenticationViaFormAction 的 submit 方法生成的 TicketGrantingTicket 对象的 ID 。

8 : viewGenerateLoginSuccess 这是 CAS 的认证成功页面。



/logout: 对应实现类 org.jasig.cas.web.LogoutController )

  处理逻辑:  

       1) removeCookie

      2) 在服务端删除TicketGrantingTicket 对象(此对象封装了cookie 的value 值)

      3 )redirect 到退出页面,有2 种选择:

         if(LogoutController 的followServiceRedirects 属性为true 值,且url 里的service 参数非空){

               redirect 到 sevice 参数标识的url

            }

         else{

            redirect 到内置的casLogoutView (cas/WEB-INF/view/jsp/default/ui/casLogoutView.jsp ),如果url 里有url 参数,则此url 参数标识的链接会显示在casLogoutView 页面上。

          }

/serviceValidate: (对应实现类 org.jasig.cas.web.ServiceValidateController )

    处理逻辑:  

 如果service 参数为空或ticket 参数为空,则转发到failureView (/WEB-INF/view/jsp/default/protocol/2.0/casServiceValidationFailure.jsp )

   验证ticket 。以ticket 为参数,去缓存里找ServiceTicketImpl 对象,如果能找到,且没有过期,且ServiceTicketImpl 对象对应的service 属性和service 参数对应,则验证通过,验证通过后,请求转发至casServiceSuccessView (cas/WEB-INF/view/jsp/default/protocol/2.0/casServiceValidationSuccess.jsp ),验证不通过,则转发到failureView 。


四 认证相关的概念及流程

概念

  • Credentials 用户提供的用于登录用的凭据信息,如用户名/ 密码、证书、IP 地址、Cookie 值等。比如 UsernamePasswordCredentials ,封装的是用户名和密码。CAS 进行认证的第一步,就是把从UI 或request 对象里取到的用户凭据封装成Credentials 对象,然后交给认证管理器去认证。

  • AuthenticationHandler 认证Handler, 每种AuthenticationHandler 只能处理一种Credentials ,如AbstractUsernamePasswordAuthenticationHandler 只负责处理 U sernamePasswordCredentials 。

  • Principal 封装用户标识,比如 SimplePrincipal, 只是封装了用户名。认证成功后, credentialsToPrincipalResolvers 负责由 Credentials 生成 Principal 对象。

  • CredentialsToPrincipalResolvers 负责由 Credentials 生成 Principal 对象,每种 CredentialsToPrincipalResolvers 只处理 一种Credentials ,比如 UsernamePasswordCredentialsToPrincipalResolver 负责从 U sernamePasswordCredentials中取出用户名,然后将其赋给生成的 SimplePrincipal 的 ID 属性。

  • AuthenticationMetaDataPopulators 负责将 Credentials 的一些属性赋值给 Authentication 的 attributes 属性。

  • Authentication   Authentication是认证管理器的最终处理结果, Authentication 封装了 Principal ,认证时间,及其他一些属性(可能来自 Credentials )。

  • AuthenticationManager 认证管理器得到 Credentials 对象后,负责调度AuthenticationHandler 去完成认证工作,最后返回的结果是 Authentication 对象。

  • CentralAuthenticationService  CAS 的服务类,对 Web 层提供了一些方法。该类还负责调用 AuthenticationManager 完成认证逻辑

序列图


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CAS 认证处理序列图

类图



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CAS 认证类图


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