J2EE SSO解决方案札记

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.getName().equals(cookieName)){
                    cookieValue = diskCookies.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。