WCF分布式安全开发实践(8):消息安全模式之用户名身份验证:Message_UserName_WSHttpBinding

  今天继续WCF分布式安全开发实践(8):消息安全模式之用户名身份验证:Message_UserName_WSHttpBinding 。本文介绍的内容主要是：主要是消息安全模式的用户名身份验证方式，基于WSHttpBinding绑定协议的实现过程。主要内容：基本概念，然后是制作证书、服务端配置、客户端配置、总结。这里应该和Transport传输安全模式之Basic基本身份验证对应，但是消息安全模式这里称呼为UserName，感觉比较奇怪。 
【0】消息安全模式之UserName客户端身份验证:
       消息安全模式之UserName客户端身份验证需要服务器需要一个有效的可用于TLS 加密和向客户端验证服务身份的 X.509 证书，并且客户端必须信任此服务器证书。 这里使用http协议。建议安全上下文以后，使用共享安全上下文对SOAP消息进行加密和签名。但是采用UserName客户端身份验证。也就是客户端提供用户名和密码才可以访问此服务。

1.身份验证（服务器）:提供证书，（使用 HTTP）用于初始会话协商和证明服务身份。
2.身份验证（客户端）:客户端使用用户名和密码进行身份验证

   WCF消息安全模式之UserName客户端身份验证的架构如下：

    客户端建立TLS安全上下文以后，会使用商定的密码对消息签名，客户端使用证书加密数据，服务端使用证书解密数据，保证数据的安全和机密性，消息签名放置被篡改。
   这里客户端提供的是有效的用户名和密码，服务器端进行验证。
   下面是制作证书的过程，和传输安全模式的过程一样，这里直接使用相同证书制作工具，新启用端口8001。
【1】制作证书：
（1）使用makecert 工具：Microsoft Visual Studio 2008-->Visual Studio Tools-->Visual Studio 2008 命令提示行。
输入： makecert -sr localmachine -ss My -n CN=WCFServerPK -sky exchange -pe -r
输入：makecert -sr localmachine -ss My -n CN=WCFClientPK -sky exchange -pe -r。
-这里制作了连个证书，主要只使用一个WCFServerPK，可以到出密钥文件pfx，后续我们要导入到其他存储区，设置为信任的证书。WCFClientPK -是为以后文章准备的，也是可以设置为信任的证书。
 （2） 打开浏览器---->Internet 选项----->内容----->证书----->个人，默认是保存到当前用户CurrentUser，你会看到刚才制作的证书。这个可以查看部分证书，但是功能有限。我们还是使用控制台证书管理工具。

 （3）使用MMC建立证书控制单元查看证书的信息：
  开始--运行--MMC--控制台--添加删除单元--证书--当前用户和计算机各添加一个。能查看和管理CurrentUser和LocalMachine的证书。如图：

（4）导入证书到信任的人和信任的CA机构里。步骤如下：
    1.导出证书文件，带密钥的pfx文件。使用mmc，保存到桌面位置（方便查找）。这里记住你制作证书的密码。要使用。
    2.导入证书到信任的人。使用任务-导入向导--选择证书文件，导入即可。
    3.导入证书到信任的机构，使用任务-导入向导--选择证书文件，导入即可。这个证书就被信任了。
【3】服务端配置：
   服务器证书配置完成以后，我们来配置服务端相关的文件，这里简单。也可以使用代码来完成。
    （1）服务类定义：
    重复使用以前定义的服务类代码。 这里服务类就一个方法就是更具用户的name来打印调用时间，代码如下：

  // 1.服务契约
    [ServiceContract(Namespace  =   " http://www.cnblogs.com/frank_xl/ " )]
     public   interface  IWCFService
    {
         // 操作契约
        [OperationContract]
         string  SayHello( string  name);

    }
     // 2.服务类，继承接口。实现服务契约定义的操作
     public   class  WCFService : IWCFService
    {
         // 实现接口定义的方法
         public   string  SayHello( string  name)
        {
            Console.WriteLine( " Hello! {0},Calling at {1}  " , name,DateTime.Now.ToLongTimeString());
             return   " Hello!  "   +  name;
        }
    }

    （2）消息安全模式配置：
       使用消息安全模式，采用客户端UserName身份验证策略，Message安全模式下的用户名密码验证方式配置信息如下：

< wsHttpBinding >
       < binding name = " BindingConfigration " >
         < security mode = " Message " >
           < transport clientCredentialType = " None " />
           < message clientCredentialType = " UserName "  negotiateServiceCredential = " true "  establishSecurityContext = " true " />
         </ security >
       </ binding >
     </ wsHttpBinding >

这里允许启用安全协商和建立安全上下文。这个配置要应用到服务的终结点配置上。才会生效。
    （3）证书使用：
    在服务行为节点属性里配置使用证书WCFServerPK，其它设置采用默认方式。这里和 WCF分布式安全开发实践(7):消息安全模式之匿名客户端:Message_None_WSHttpBinding 配置一样，具体代码如下：

behaviors >
       < serviceBehaviors >
         < behavior name = " WCFService.WCFServiceBehavior " >
           < serviceMetadata httpGetEnabled = " true "   />
           < serviceDebug includeExceptionDetailInFaults = " false "   />
           < serviceCredentials >
               < serviceCertificate  storeName = " My "   x509FindType = " FindBySubjectName "  findValue = " WCFServerPK "  storeLocation = " LocalMachine " />
           </ serviceCredentials >
         </ behavior >
       </ serviceBehaviors >
     </ behaviors >
     < bindings >

    这里指定了服务端证书的查找位置和查找条件，我们证书存储在LocalMachine 个人区域。使用标题进行查找。如果相同标题，需要制定唯一的查找条件。保证查找证书的唯一性。否则会出异常。
   （4）这里我们不需要使用Https传输协议，直接使用http协议即可，服务终结点的配置信息如下：

     < services >
       < service behaviorConfiguration = " WCFService.WCFServiceBehavior "  name = " WCFService.WCFService "   >
         < endpoint 
          address = " WCFService "  
          binding = " wsHttpBinding "  
          bindingConfiguration = " BindingConfigration "
          contract = " WCFService.IWCFService " >
         </ endpoint >
         < endpoint address = " mex "  binding = " mexHttpBinding "  contract = " IMetadataExchange "   />
         < host >
           < baseAddresses >
             < add baseAddress = " http://localhost:8001/ " />
           </ baseAddresses >
         </ host >
       </ service >
     </ services >

   我们的服务元数据终结点使用基地址： http://localhost:8001/。

【4】客户端配置：
    这个过程和之前的传输安全模式下，参考WCF分布式安全开发实践(7):消息安全模式之匿名客户端:Message_None_WSHttpBinding， 添加服务的过程一样。直接引用。
    （1）引用元数据：
    因为服务的元数据交换节点启用了Http协议，我们在客户端项目添加元数据地址 http://localhost:8001/mex查找服务信息的时候，界面如下：

  继续就会添加完毕服务引用。过程和普通的添加服务元数据引用一样，会产生客户端相关代码文件。输入命名空间，现在我们点击Ok。等待完成即可。  
    （2）配置文件：
    客户端配置文件使用默认设置，主要是安全模式的设置要如下，与服务端匹配。使用None方式。

                     < security mode = " Message " >
                         < transport clientCredentialType = " Windows "  proxyCredentialType = " None "
                            realm = ""   />
                         < message clientCredentialType = " UserName "  negotiateServiceCredential = " true "
                            algorithmSuite = " Default "  establishSecurityContext = " true "   />
                     </ security >

    （3）测试代码：
      等待代码生成结束，我们这里就直接生成客户端代理类的实例来调用服务进行测试。这里客户端在调用服务以前，必须信任证书，这里我们使用了一段通用的代码，来建立TLS使用。这里会信任服务器的证书。代码如下：

  public   static   class  Util
    {
         ///   <summary>
         ///  Sets the cert policy.
         ///   </summary>
         public   static   void  SetCertificatePolicy()
        {
            ServicePointManager.ServerCertificateValidationCallback
                        +=  RemoteCertificateValidate;
        }

         ///   <summary>
         ///  Remotes the certificate validate.
         ///   </summary>
         private   static   bool  RemoteCertificateValidate(
            object  sender, X509Certificate cert,
            X509Chain chain, SslPolicyErrors error)
        {
             //  trust any certificate!!!
            System.Console.WriteLine( " Warning, trust any certificate " );
             return   true ;
        }
    }

   客户端测试代码很简单，要提供Windows账号和密码。就是通过客户端代理来调用WCF服务。代码如下：

Code
 class WCFClientTest
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            try
            {
                //HTTP WSHttpBinding_IWCFService1
                WCFClient.ClientProxy.WCFServiceClient wcfServiceProxy = new WCFClient.ClientProxy.WCFServiceClient("WSHttpBinding_IWCFService");
                //通过代理调用SayHello服务
                string sName = "Frank Xu Lei  Message UserName WSHttpBinding";
                string sResult = string.Empty;
                wcfServiceProxy.ClientCredentials.UserName.UserName = "FrankXuLei";
                wcfServiceProxy.ClientCredentials.UserName.Password = "00000000";
                Util.SetCertificatePolicy();
                sResult = wcfServiceProxy.SayHello(sName);
                Console.WriteLine("Returned Result is {0}", sResult);
            }
            catch (Exception e)
            {
               Console.WriteLine("Exception : {0}", e.Message);
            }
            //For Debug
            Console.WriteLine("Press any key to exit");
            Console.Read();
            
        }

    }

 （4）测试结果：
   启动宿主程序，然后启动客户端程序，稍作等待，当我们提供了有效的UserName和Password的时候，客户端成功调用服务，宿主打印的消息。如图：

【5】总结
     Windows Communication Foundation (WCF) 服务和客户端。WCF安全机制都是依赖现有的安全体系和框架来完成的。
   （1）服务器需要一个证明服务器身份和有效的可用于TLS传输层安全的 X.509 证书，并且客户端必须信任此服务器证书。
   （2）客户端提交证书的方式与传输安全之证书验证方式一样，服务器端需要提供证书，但是不需要httpcfg.exe设置。
   （3）初始协商需要服务器证书来建立TLS连接，协商完毕以后，建立共享安全上下文，这里使用商定的加密算法对SOAP消息进行加密和签名。
   （4）如果你启用协商，而不把服务器证书在客户端设置信任，导入信任的办法机构，会出现SOAP安全协商失败的异常。
   （5）这里客户端调用WCF服务以前要提供提供了有效的UserName和Password，和Transport安全模式的Basic方式类似。（其它差别信息我会继续补充）
   （6）参考代码： 

/Files/frank_xl/6.1.WCFServiceSecurityDemoFrankXuLei_Message_UserName_WSHttpBinding.rar
   以上基本是消息安全之UserName验证方式的实现过程。消息安全提供了更加灵活的安全加密策略，使得我们客户端和服务器之间可以经过多个中间件，依然能够保证消息的机密性和完整性。也就是端到端(End-to-End)的安全机制。此外相对 WCF分布式安全开发实践(7):消息安全模式之匿名客户端:Message_None_WSHttpBinding 方式，它提供了基于UserName的客户端身份的验证机制。同时保证了客户端和服务端的合法性。
参考文章：
1.WCF分布式安全开发实践(10):消息安全模式之自定义用户名密码:Message_UserNamePassword_WSHttpBinding
2.WCF分布式安全开发实践(7):消息安全模式之匿名客户端:Message_None_WSHttpBinding
3.http://social.microsoft.com/Forums/zh-CN/wcfzhchs/thread/e1aa7bea-90d8-41e6-b91b-7addba44f8e3
4.WSE3.0构建Web服务安全(2):非对称加密、公钥、密钥、证书、签名的区别和联系以及X.509 证书的获得和管理，具体5.http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms731058.aspx