[原创]S3O:一个简单的单点认证系统(一)

关键字: 企业应用   SSO    

最近写了一个简单的单点认证系统(更喜欢称它为组件)
由于刚涉及sso不久,对他还不是很了解(不了解也敢写组件? 呵呵 见笑了)

所以问题再所难免,系统大家能够给予指正和帮助,先谢谢了.
下面贴一下简单的说明文档, 里面不牵涉技术细节,只是我对它的一个简单的描述

看看设计上有什么地方需要改进没

在过几天,根据大家对它的建议和意见 做些改善后 再把代码和详细的使用配制方法贴上来.
(比较长 不好意思了)

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组件名称:S3O
一套轻量级的、简单易用的、高效的单点认证系统。
当然同样具有一定的安全性,也支持跨域。
S3O: Simple Single Sign-On ----> SSSOS
一个简简单单的单点认证组件,
既然 WWWC 叫做 W3C ,那自然SSSO也可以叫S3O了

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系统特性：
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1 基于http协议
2 支持跨域认证
3 各个子应用采用自己的登录入口，并且拥有独立的授权模块
4 支持子应用间的同步
5 重要信息加密后，通过hessian传递，并使用一次性ticketKey，安全性可以得到一定的保障。
6 绝对轻量级
7 基本原理应该（因为我没读过CAS的源代码，只看过一些相关文章，所以不敢肯定）类似CAS的基本模式(而不是它的代理模式).
( 当然要比CAS简单while(true){很多}了。 )
8 基于spring 和 hessian技术构建。缓存采用ehcache。

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术语解释：
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子应用：
就是需要提供单点登录的各个应用。

认证中心：
单点登录的认证中心。它也是个web应用。
可以把它理解为一个存放用户名和密码的公共空间，
各个子应用可以从它这里取用户名和密码，然后调用各自的授权模块对用户进行授权。
在该单点登录系统中，认证中心并不提供授权服务。

认证中心在客户端的cookie:
用于存放ticket的cookie。各个子应用的cookie不能在跨域的子应用之间共享，所以需要认证中心的cookie存放数据。

ticket:
认证中心生成的一个具有唯一性的标识，作为键，用来在认证中心缓存中保存登录用户的信息
同时ticket还将存放在认证中心在浏览器端的 cookie内

ticketKey：
认证中心生成的一个具有唯一性的标识，作为键，用来在认证中心缓存中保存ticket。
它是一次性的，当以ticketKey为键，从认证中心缓存中读取一次ticket后，该键将失效。
ticketKey会通过http在子应用与认证中心之间传递。

service:
通常指的是hessian service。
通过开源组件hessian发布的一种类似web service的远程服务。

serverMethod:
也是一种发布的远程服务,但调用方法是通过url调用。
可以理解为类似struts的dispatch action的实现。
（
就好像用下面的url访问dispatch action, 会自动执行action中的query方法一样
http://www.aaa.com/example.do?actionMethod=query
）

客户端浏览器、子应用、认证中心之间 就是通过各种service和serverMethod进行通讯的。

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单点登录主要流程概述：

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判断用户是否已经登录：

当前子应用的session中有用户的基本信息，同时当前子应用的全局缓存中也有该用户的基本信息。
则认为该用户已经在当前系统中登录。两个条件缺一不可。

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系统初始化流程：

1 启动认证中心（一个web应用）并进行相关的初始化（初始化filter、缓存、发布service等）
2 启动各个子应用（初始化filter、缓存、发布service等）
3 子应用通过hessian 向 认证中心 注册自己的信息（包括 子应用的url 子应用中发布的service等信息）
4 认证中心验证子应用是否有合法的key,没有合法的key，则不允许注册。
5 成功注册的子应用的信息会加入 认证中心的子应用信息列表内(一个全局缓存)
这个列表可以帮助认证中心向各个子应用来发广播，也可以用来在各个子应用间进行通讯和同步.

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登录流程
(假设登录A应用 登录的用户为 tom )

1 通过A应用的登录页面输入用户名tom 以及 密码
2 调用A应用的授权模块进行授权，授权失败返回登录页面。
3 授权成功，则将用户名 密码（加密后）通过hessian 发往 认证中心。
4 认证中心对其进行缓存，并产生ticket，将ticket和用户基本信息放入认证中心的缓存
5 同时还将生成ticketKey,以ticketKey做为键,把ticket放入认证中心端的一个临时的缓存内。
6 将ticketKey通过hessian返回给A应用。
7 A应用得到ticketKey后，通过内部redirect访问认证中心的指定url，该url用于产生cookiet
（该cookie为认证中心在客户端产生，cookiet内存放ticket）。
8 完成写cookie操作后 ，清楚临时缓存中的ticketKey和ticket。
9 以上步骤成功完成后，将在A应用session和全局缓存中放置用户的基本信息（用户名 ticket）。
此时，对于a应用来说，用户tom的状态为已登录.

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登出流程
(假设登出A应用，登出的用户为 tom )

点击登出按钮，或进行重新登录的时候，会对先前登录时产生的信息进行销毁。
1 清空A应用的session和全局缓存中放置的tom的基本信息
2 向认证中心发出tom登出的通知。
3 认证中心接收到通知后，会把该通知通过hessian广播给所有子应用（利用子应用启动时向认证中心注册的信息来实现广播）。
4 接到通知的各个子应用会清空应用的全局缓存中放置的tom的基本信息。
因为“已经登录”的前提条件是 session中和应用的全局缓存中也有该用户的基本信息，
所以这时，在所有的子应用中，tom的状态都是为登出,这样做到了各个子应用间的同步。
对于登出的处理,和cas完全不同,cas是通过消灭cookie.

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访问流程:
(登录后，在各个子应用间切换的流程比较复杂，所以最后讲.)
假设tom已经通过A应用的入口 成功登录了A应用，并且认证中心正常工作。
此时访问B应用

1 判断tom是否已经登录了B应用
（通过判断B应用的session和全局缓存中是否有该用户的基本信息）
2 如果有 说明已经登录过（访问过）B应用，则进行正常访问。
3 如果没有，即tom没有登录过B应用，则尝试去认证中心 取用户的相关信息。
过程如下：
4 redirect到认证中心的指定url(同时发送当前用户请求的地址给认证中心)，并从cookie中取ticket。
（cookie不能跨域，不redirect到认证中心是取不到ticket的）。
5 如果没有取到合法的ticket，则通知B应用跳转到登录页面（或出错页面）。
6 如果取到了ticket 则生成一个一次性的ticketKey,把ticket放入一个临时缓存，并返回B应用，同时把ticketKey返回给客户端。
7 B应用根据ticketKey从认证中心取用户名 密码.
过程如下：通过hessian 把 ticketKey 传递给认证中心，认证中心根据ticketKey去取ticket。
如果取到合法的ticket，则根据 ticket 通过hessian ，从认证中心的全局缓存中取得加密的 用户名 密码。
8 完成以上操作后 ，清除临时缓存中的ticketKey和ticket。
9 使用取得的用户名 密码，调用B应用的授权模块进行授权... 过程类似登录过程，但不需要认证中心重新产生ticket。
10 授权成功则 在B应用的session和全局缓存中放置用户基本信息，然后进行正常访问。
11 授权失败返回登录页面，并通知认证中心注销该ticket和用户基本信息（可以理解为，那个ticket失效了），
注销ticket时，认证中心会根据认证中心端的子应用列表，来通知各个子应用这个ticket失效了
各个子应用会从自己的全局缓存中清楚该ticket和其对应的用户基本信息（如果存在的话），过程类似登出过程。

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关于安全问题的一些探讨:

在这个系统中最需要保护的是用户名 密码 和 ticket。由于ticketKey具有瞬时性，被盗用的意义不大。
用户名 密码 和 ticket 始终通过 hessian传递，并且加密,即使被拦截,被盗用和破解的几率也极低.
ticketKey大多数情况下是通过hessian传递,但某应用第一次去认证中心取ticketKey时,
ticketKey是通过http的url传送的(这是不能避免的，即使强大的cas也是使用的这种方式,不同的是他使用了https,
其实,此处也是CAS坚持要使用HTTPS的一个主要原因)
减少"通过http协议,由URL传递ticket"的弊端的方式有三种:
1 使用HTTPS
2 使用一次性ticketKey
3 给ticketKey提供较短的失效时间
在这里我使用了 第2种方法。基本上可以避免ticketKey被盗用。

也许有人会想，如果可以生成一个和浏览器所在机器或用户IP绑定的ticketKey是不是可以解决这个问题，
即ticketKey被盗后，如果在其他机器使用，则无效。
这种思路看起来似乎可以，但其实不然。
原因很简单，web应用不能清晰准确的识别哪些访问来自同一台机器,从而可能导致合法的用户也无法对系统进行正常的访问。

http vs. https
单点登录系统中 保护用户名 密码 用户信息的唯一标识（ticket）是首要任务。
而坏人（在这里先这么称呼吧 因为我真的不想玷污黑客这个词）最想得到的就是这三者。
为了防止用户名 密码 ticket被盗，于是大多数sso系统采用了https。
在此处 https 比 http最主要最明显的优势就是传输的数据经过加密。
使得数据封包被拦截后，也几乎不可能从中破解出传输的数据。
但是，现在的坏人，主要的窃取用户信息的手段是什么？
在网内拦截封包，然后自己破解？？错了，是用最简单的木马程序。
侵入用户的机器，直接记录键盘、拦截页面表单提交....
如果一个坏人，有能力侵入网络，来拦截各个机器之间的数据封包和http请求，那么他肯定也有能力直接在客户端的机器里做些手脚。

说的可能有些凌乱，重新总结一下吧：
如果想拥有可靠的安全性，要具备下面的几点：
1 整个网络系统 有完善的防火墙（使坏人不能随意的拦截网络数据封包）
2 认证中心、子应用所在机器要拥有完善的防火墙、完善的杀毒、防毒软件。
3 客户浏览器所在机器上，要有完善的防火墙、完善的杀毒、防毒软件。(这点最难保证)
4 机器之间的数据传输使用安全的传输协议（例如https）
以上4条，如果前3条得不到保证，那么安全性就无从谈起,第4条也就无足轻重了。
而如果前3条都满足了，那么第4条即使不满足，整个系统也同样安全，第4条同样无足轻重。
只有在 第2 3 条都满足，且第1条不满足的情况下，https才有用武之地。

所以，我的观点就是，对于"非公网"的单点认证系统，https不是必须的。
它在安全性方面起到的作用，和它带来的弊端想比，往往是弊大与利。
(其实，单点登录的系统，几乎都是企业内部的、非公网的系统)

注意：以上所言，都是针对传输的数据是 登录用户名 登录用户名 和 ticket的情况，如果传输是其他数据，则另当别论。

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目前已知不足：
1 不支持https协议。(虽然不是必须的，但毕竟很多时候还是需要用到https的，所以暂且算做一个不足吧)
2 不支持"同一用户在不同子应用中使用不同口令"的情况。
3 不支持同一台计算机上用多个账号同时登录。
4 和acegi结合的接口程序还没有编写完毕。
5 没有经历过绝对严格的测试。
6 整个系统完全没有任何的日志功能（我认为目前这不是必须的，而且我还不会用log4j common-logging这类组件）
7 认证中心端的管理模块还没有编写（同样，我认为目前这也不是必须的，完善基本功能是首要任务）
8 不支持类似CAS的业务代理模式。
9 不支持认证中心端的授权（本sso组件在设计的时候就没打算实现这个功能，呵呵）
10 虽然hessian支持多种语言，但是本sso组件没有提供非java的客户端版本。

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下一步工作：
1 完成与acegi的接口编码。
2 将 加密模块、唯一标识生成模块从主体中分离出来，可以通过配置来实现不同的加密、生成算法(类似acegi的做法)。
3 将 用户信息模型从主体中分离出来，做到更好的解藕，可以根据不同的需要配置不同的用户信息模型。（但核心仍然是Map来装载数据）
4 做一个稍微好点的S3OClient，但不会太好，因为计划将acegi作为client的主要承载者
5 提供从认证中心处统一登录(也就是提供统一的登录入口)。
6 支持认证中心端的统一授权。
7 认证中心端的简单的管理程序(查看认证中心中各种缓存中的数据)