JAAS简介

[转帖]如何使基于JAVA技术的应用更安全(3)- JAAS关键技术剖析
作者:Fleshwound
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安全矩阵(Security Matrix):http://www.smatrix.org

 

一 JAAS简介

上次我们谈到JAVA可以支持几乎所有的基础密码学处理操作（包括加密、解密、数字签名、消息摘要），也许有人会为之欣喜若狂,但是更多的“黑人”可能在 底下暗暗的笑，如何在实际世界中应用密码学往往使人手足无措，网络世界也并非因为加密技术的存在而风平浪静。这次我要谈的是JAVA中的一项重要安全技术 -JAVA的认证和授权服务（JAAS）（该技术比较复杂，有专著）,首先谈谈JAAS的身世。

大家知道，JAVA的口号是“一次编译，处处执行”。分布式执行可以给我们美好的憧憬，但是也给我们带来了隐患。一次编译没有问题，但是处处执行似乎有些 令人担心。试想，一段不友好的代码（比如RMI调用、携带恶意代码的BEAN）处处肆无忌惮的执行肯定是让人感到恶心的。于是在JAAS出现之前， JAVA安全部署就要先检查代码来自何处仙山（代码来源）、哪位神仙的签名（对代码负有不可推卸的责任人的数字签名），然后决定是否执行，其过程非常麻 烦。因此在上帝的指引下，SUN推出了JAAS。有了它，JAVA安全框架就可以准确的识别谁在运行代码，运行的是什么代码，这就是JAVA认证，另外就 是确定代码运行的权限，这就是JAVA授权。

JAAS是对JCE安全框架的重要补充，通过提供认证用户和确定用户授权来增强JAVA解决方案的动态安全性，使得资源能够得到很好得到保护和控制（JAAS使用动态的安全策略来定义权限，而不是将其静态的嵌入到代码中）。

JAAS采用的是插件的运行方式，一开始就被设计成可插拔的（Pluggable），根据应用的需要，只要配置一下JAAS的配置文件，这些组件即可包含 在我们的应用程序中。使用JAAS包接口，开发者和第三方可以开发一些组件或者BEAN来实现登陆认证，或者通过与使用者或外部的系统的进行交互来访问认 证信息（当然我们可以设计更为稳妥安全的密码学协议）。JAAS提供了一组用于用户鉴别的类和接口，这意味着支持JAAS的应用会要求用户登陆，同时 JAAS提供了另一组用于用户授权的类和接口。在讨论例子之前，先对JAAS API中常用的一些类和接口做个简单的说明。

LoginModule ：确认用户的合法性（使用CallbackHandler或者其他类方法），并分配访问权限principal给subject；

LoginContext：为了实现用户鉴别，建立相应的环境，从配置文件中导入规则；

CallbackHandler：回调处理器，负责与用户（代码拥有者和执行者）交互，确认其身份的合法性；

Subject：表示登陆处理的目标，即一个被鉴别的用户。并可关联一个或多个pirncipal；

Principal：表示具有访问权限的一个实体，可以看作是可以执行某种操作的证件。

理解这些类和接口的关系我给个生动的比方：一个军事学校，入学的时候校方(LoginModule)根据学生（Subject）的入学通知来确定其合法 性，这个过程交由某工作人员（CallbackHandler）执行，（CallbackHandler）确认后，(LoginModule)给不同 （Subject）根据其身份发给相关的证件（Principal），有了该证件就可以访问对应的资源，（Subject）根据自己的 （Principal）的级别可以使用和访问学校不同资源。

一个（Subject）的（Principal）如果是士官级，那么可以访问的资源就相对少些，如果是将军级那就多些。当然一个（Subject）可以拥有多个（Principal）。

通过分析我们会发现，JAAS采用的也是身份检查＋权限分配模式。因此JAAS的应用也分成两个部分：（1）认证；（2）授权。过程是先认证后根据身份来授权（有歧视的嫌疑的东东，本人可是反歧视人士）。

那么JAAS是如何实现认证的呢？又是如何实现授权的呢？且听我慢慢分解，将其妙处展现给大家。

二 JAAS的认证原理

（要深入理解该部分的内容，需要有一定《设计模式》方面的知识，否则会感到头昏目眩，不知所云，推荐一本居家旅行必备的好书James W.Cooper写的《JAVA设计模式》）

（1）        设置JAAS配置文件，关于配置非常有技巧，跟设置防火墙的过滤规则有得一拼；

（2）        根据JAAS配置文件的条目加载一个或者多个LoginModule（通常一个，也可以变态得使用多个）；

（3）        为了管理用户认证的有关过程，将提供一个可选的LoginModule构造函数和一个回调处理器CallbackHandler。如果没有在构造函数中提供回调处理器，系统采用默认设置；

（4）        初始并实例化LoginContext（加载配置规则），如果成功，则调用LoginContext的login方法。无论是否需 要，LoginContext都会去首先读取JAAS配置文件，从中获得要加载的登陆模块信息，其initialize方法将按照配置文件中的相关内容提 供LoginModule运行所需要的信息；

（5）        LoginContext的login方法将调用LoginModule的login方法，确定用户身份。该方法将设置相关的回调，并由回调处理器CallbackHandler来管理登陆处理回调；

（6）        LoginModule的login方法将负责与用户进行交互（可能是人机交互，也可能是机机交互），如果用户输入信息无效，则该方 法返回FALSE，一次交互过程结束，如果用户输入信息有效，则该方法将设置Principal对象的Subject对象，并返回TRUE；当然 LoginModule也可以将与用户之间的所有交互过程全部委托给处理器CallbackHandler来处理。如果登陆成功， LoginContext将调用LoginModule的commit方法将结果提交给LoginModule实例的内部状态。

三 实战JAAS认证

(1)     创建一个登陆配置文件smatrix_login.config，形式如下:

conf_smatrix_login

{

com.sun.security.auth.module.KeyStoreLoginModule required

keyStoreURL="file:d:/j2ee/jaas/smatrix/mykeystore";

}

(2)     登陆程序

import com.sun.security.auth.callback.DialogCallbackHandler;

import javax.security.auth.*;

import javax.security.auth.login.*;

 

public class smatrix_login {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

       //采用对话框式的回调处理器，并初始化，关于回调处理器形式有多种，也可自己做个

        DialogCallbackHandler handler=new DialogCallbackHandler( );

           //建立登陆上下文，并通过配置文件初始化，在这里配置文件必须与程序同目录

           LoginContext ct = new LoginContext("conf_smatrix_login",handler);

        boolean pass=false;//是否通过认证标志

        try {

              //ct会自动调用登陆模块的login()和commit()方法

                  ct.login();

               pass=true;

        } catch (LoginException e) {

              pass=false;

              System.err.println("身份认证失败！");

              System.err.println("原因：" + e.getMessage());

        }

        if(!pass){

            System.out.println("交换失败，很抱歉不能使用我们的资源");

        }

        else{

            System.out.println("认证成功");

            Subject s = ct.getSubject();

            System.out.println(s.getPrincipals());

        }

      }

}

我刚刚给了一个最简单的例子，实际上关于回调处理器和登陆模块的代码完全可以由自己来写（当然必须建立在你比较牛的基础上，而且精通JAAS的处理过 程），具体可以去看看SUN公司的相关著作。如果大家愿意听我婆婆妈妈，下次可以深入的讲讲如何写自己的回调处理器和DIY自己的登陆模块。

四 JAAS的授权原理

完成JAAS的认证，只是万里长征的第一步，有关JAAS的授权技术也非常精彩，有多种不同类型的授权方法。你可以通过多种方式来体会其中奥妙。JAAS 授权也要通过建立安全策略设置和用于授权的类文件来实现。认证成功并不意味着用户可以为所欲为，首先你需要创建对应动作的Permission类，创建能 够映射执行某种特殊操作的Principal类。以下的过程是必需的：

（1）        创建一个或者多个严格的安全策略文件（该操作非常有技巧，如果太严格了，会给用户操作代码非常大的麻烦，但是太松了，有可能带来安全隐患）；

（2）        创建定制合适的Permission类；

（3）        创建定制动作类，实现PrivilegedAction；

（4）        执行静态Subject doAsPrivileged方法，传递含有必需的principal的Subject实例、定制的动作PrivilegedAction；

（5）        在PrivilegedAction的run方法中，访问SecurityManager并使用定制Permission类调用CheckPermission方法。