摘　要： 在基于Web的多種應(yīng)用系統(tǒng)中需要統(tǒng)一身份認(rèn)證和資源訪問(wèn)控制機(jī)制，采用基于Cookie的單點(diǎn)登錄系統(tǒng)是一種很好的解決方案，它是一種基于HTTP重定向和票據(jù)，并以跨域Cookie的共享為核心的集中式認(rèn)證系統(tǒng)。
??? 關(guān)鍵詞： Cookie；單點(diǎn)登錄；跨域認(rèn)證

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　　隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)信息化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，隨著企業(yè)信息化過(guò)程的不斷深化，Web應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。大量Web應(yīng)用系統(tǒng)在辦公自動(dòng)化中得到廣泛應(yīng)用。每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)出于安全因素考慮都建立了登錄模塊，用戶(hù)訪問(wèn)不同的應(yīng)用系統(tǒng)需要多次輸入用戶(hù)名和口令，使用非常不便，工作效率低下；而且眾多的用戶(hù)名和密碼增加了系統(tǒng)管理的負(fù)擔(dān)；用戶(hù)名和密碼的冗余存儲(chǔ)造成了資源浪費(fèi)；另外用戶(hù)為了便于記憶常常會(huì)使用簡(jiǎn)單口令或相同口令，頻繁的輸入也大大增加了口令被非法截獲和破解的幾率。這些都會(huì)降低Web應(yīng)用系統(tǒng)的安全性。
　　如何實(shí)現(xiàn)方便快捷、管理輕松、成本低、安全性高的認(rèn)證已經(jīng)成為當(dāng)前企業(yè)Web應(yīng)用中亟待解決的問(wèn)題之一。建立一個(gè)跨平臺(tái)、跨應(yīng)用的基礎(chǔ)性服務(wù)系統(tǒng)，將企業(yè)中各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的身份認(rèn)證獨(dú)立出來(lái)，進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，是解決上述問(wèn)題行之有效的方法。每個(gè)用戶(hù)只需要一套用戶(hù)名和口令，進(jìn)行一次身份驗(yàn)證，就可以對(duì)所授權(quán)的所有信息系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫訪問(wèn)。從而提高辦公效率、方便系統(tǒng)管理、降低使用成本、提升企業(yè)Web的整體安全。這種解決方案就是單點(diǎn)登錄SSO(Single Sign On)，單點(diǎn)登錄在企業(yè)Web系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)辦公自動(dòng)化的普及和發(fā)展具有十分重要的作用。
1 Cookie概述
1.1? Cookie的定義及功能
　　Cookie是用戶(hù)在瀏覽網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面時(shí)，服務(wù)器發(fā)送給瀏覽器的體積很小的純文本信息，它保存在客戶(hù)機(jī)的內(nèi)存中，或作為文件保存在客戶(hù)機(jī)的硬盤(pán)中，用戶(hù)以后訪問(wèn)同一個(gè)Web服務(wù)器時(shí)瀏覽器會(huì)把它們?cè)瓨影l(fā)送給服務(wù)器。通過(guò)讓服務(wù)器讀取它原先保存到客戶(hù)端的信息，網(wǎng)站能夠?yàn)闉g覽者提供一系列的方便。目前，Cookie已廣泛應(yīng)用于Web應(yīng)用中，如Microsoft的Passport 單點(diǎn)登錄服務(wù)就是借助于Cookie完成的。
1.2? Cookie的組成
　　Cookie由變量名和值組成。其屬性里既有標(biāo)準(zhǔn)的Cookie變量，也有用戶(hù)自己創(chuàng)建的變量，屬性中變量是用“變量=值”形式來(lái)保存。
　　Cookie的基本格式如下：
　　NAME=VALUE；expires=Date；Path=PATH；
　　Domain=DOMAIN_NAME；Secure
　　其中各項(xiàng)以“；”分開(kāi)，首先是指定Cookie的名稱(chēng)，并為其賦值。接下來(lái)分別是Cookie的有效期、URL路徑以及域名，在這幾項(xiàng)中，除了第一項(xiàng)以外，其它部分均為可選項(xiàng)。
　　(1)NAME=VALUE是每一個(gè)Cookie均必須有的部分。NAME是該Cookie的名稱(chēng)，VALUE是該Cookie的值。在字符串“NAME=VALUE”中，不含分號(hào)、逗號(hào)和空格等字符。如NAME是role_cookie，其VALUE是manager。
　　(2)Expires=DATE：Expires變量是一個(gè)只寫(xiě)變量，它確定了Cookie有效終止日期。該變量可省，如果缺省時(shí)，則Cookie的屬性值不會(huì)保存在用戶(hù)的硬盤(pán)中，而僅僅保存在內(nèi)存當(dāng)中，Cookie文件將隨著瀏覽器的關(guān)閉而自動(dòng)消失。
　　(3)Domain=DOMAIN_NAME：Domain是Cookie在其內(nèi)有效的主機(jī)或域名。Domain確定了哪些lnternet域中的Web服務(wù)器可讀取瀏覽器所存取的Cookie，即只有來(lái)自這個(gè)域的頁(yè)面才可以使用Cookie中的信息。這項(xiàng)設(shè)置是可選的，缺省時(shí)，設(shè)置Cookie的屬性值為該Web服務(wù)器的域名。
　　(4)Path=PATH：Path定義了Web服務(wù)器上哪些路徑下的頁(yè)面可獲取服務(wù)器設(shè)置的Cookie。該項(xiàng)設(shè)置同樣是可選的，如果缺省時(shí)，則Path的屬性值為Web服務(wù)器傳給瀏覽器的資源的路徑名。可以看出借助對(duì)Domain和Path兩個(gè)變最的設(shè)置，即可有效地控制Cookie文件被訪問(wèn)的范圍。
　　(5)Secure：在Cookie中標(biāo)記該變量，表明只有當(dāng)瀏覽器和Web Server之間的通信協(xié)議為加密認(rèn)證協(xié)議時(shí)，瀏覽器才向服務(wù)器提交相應(yīng)的Cookie。當(dāng)前這種協(xié)議只有一種，即為HTTPS。
1.3? Cookie的使用
　　有兩種方式使用Cookie，一是當(dāng)用戶(hù)用瀏覽器首次訪問(wèn)某Web站點(diǎn)(Web服務(wù)器)時(shí)，服務(wù)器端先用Set-Cookie header來(lái)創(chuàng)建一個(gè)Cookie，再用Response命令將Cookie寫(xiě)入訪問(wèn)者的計(jì)算機(jī)，此過(guò)程稱(chēng)作創(chuàng)建Cookie；二是當(dāng)用戶(hù)用瀏覽器再次訪問(wèn)此Web站點(diǎn)時(shí)，用Request命令從訪問(wèn)者的計(jì)算機(jī)中以忽略路徑的方式取回Cookie，此過(guò)程稱(chēng)作讀取Cookie。
2?單點(diǎn)登錄的關(guān)鍵技術(shù)
2.1?單域單點(diǎn)登錄
　　單域單點(diǎn)登錄指只有一個(gè)服務(wù)實(shí)體域，所有屬于該域的服務(wù)實(shí)體都信任這個(gè)機(jī)構(gòu)所認(rèn)證過(guò)的用戶(hù)，某一用戶(hù)在成功登錄單域中的任意一臺(tái)Web服務(wù)實(shí)體以后，繼續(xù)訪問(wèn)同一服務(wù)實(shí)體不需要再次經(jīng)過(guò)認(rèn)證，并且訪問(wèn)同一域的其他Web服務(wù)實(shí)體，也不需要經(jīng)過(guò)認(rèn)證。
　　采用Cookie技術(shù)解決SSO主要過(guò)程描述如下：
　　首先用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端瀏覽器，向應(yīng)用服務(wù)器請(qǐng)求訪問(wèn)和使用受保護(hù)的資源，應(yīng)用服務(wù)器分析請(qǐng)求，檢查這個(gè)用戶(hù)是否有已經(jīng)創(chuàng)建好的有效的Cookie，其中包含有效的用戶(hù)SSO票據(jù)。如果沒(méi)有有效的Cookie，則應(yīng)用服務(wù)器將用戶(hù)的Web瀏覽器重定向到登錄服務(wù)器。若驗(yàn)證成功，登錄服務(wù)器產(chǎn)生一個(gè)有效的Cookie，其中包含有效的用戶(hù)SSO票據(jù)。為安全起見(jiàn)，一般要對(duì)此Cookie中的信息進(jìn)行加密處理。登錄服務(wù)器將含有SSO票據(jù)的Cookie發(fā)送給用戶(hù)的Web瀏覽器，并將用戶(hù)的Web瀏覽器重定向到原先請(qǐng)求的資源，向應(yīng)用服務(wù)器再次請(qǐng)求訪問(wèn)和使用已申請(qǐng)的資源。驗(yàn)證成功，則向用戶(hù)提供所請(qǐng)求的資源；若驗(yàn)證不成功，則拒絕用戶(hù)訪問(wèn)所請(qǐng)求的資源或提示用戶(hù)重新登錄。圖1顯示了單點(diǎn)登錄訪問(wèn)流程。

2.2?跨域單點(diǎn)登錄
　　Cookie的存取只對(duì)同一域下的主機(jī)有效，分布式應(yīng)用系統(tǒng)往往不能保證所有的主機(jī)都在同一域下。當(dāng)用戶(hù)登錄加入SSO認(rèn)證體系里的一臺(tái)服務(wù)器時(shí)，例如服務(wù)器A，客戶(hù)機(jī)瀏覽器可以將獲得的登錄用戶(hù)票據(jù)記錄到本地Cookie中，當(dāng)此客戶(hù)機(jī)轉(zhuǎn)而訪問(wèn)服務(wù)器B的時(shí)候，為了實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄，服務(wù)器B必須要獲得標(biāo)識(shí)用戶(hù)登錄狀態(tài)的票據(jù)作為憑證來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，而此票據(jù)存儲(chǔ)于先前訪問(wèn)服務(wù)器A時(shí)留下的Cookie，此Cookie只對(duì)來(lái)自服務(wù)器A域里的訪問(wèn)有效，為獲取訪問(wèn)其他域主機(jī)的Cookie，必需實(shí)現(xiàn)跨域共享Cookie。
　　假設(shè)處于不同域下的服務(wù)器A和服務(wù)器B聯(lián)合組成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要統(tǒng)一的用戶(hù)認(rèn)證，客戶(hù)機(jī)曾在服務(wù)器A進(jìn)行了訪問(wèn)，并且在本地保存了服務(wù)器A的Cookie，圖2顯示了客戶(hù)機(jī)在訪問(wèn)服務(wù)器B的時(shí)候共享服務(wù)器A的Cookie的過(guò)程。

　　共享網(wǎng)跨域單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的登錄及認(rèn)證過(guò)程涉及客戶(hù)機(jī)、數(shù)據(jù)中心和登錄認(rèn)證中心（CA）三個(gè)角色之間的交互。采用Cookie技術(shù)解決跨域SSO主要過(guò)程描述如下：
　　(1)客戶(hù)機(jī)訪問(wèn)某一數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站的受保護(hù)資源，單點(diǎn)登錄模塊首先接管請(qǐng)求，查詢(xún)客戶(hù)機(jī)是否持有本數(shù)據(jù)中心的Cookie，并試圖獲取其中的訪問(wèn)票據(jù)。如果客戶(hù)機(jī)可以提供，說(shuō)明用戶(hù)曾經(jīng)以合法身份訪問(wèn)過(guò)此數(shù)據(jù)中心，并且尚未在本地注銷(xiāo)，轉(zhuǎn)向(4)；否則，要通過(guò)共享跨域的Cookie來(lái)確定是否進(jìn)行全局登錄，進(jìn)行(2)。
　　(2)這個(gè)步驟的主要工作是跨域獲取Cookie。客戶(hù)機(jī)瀏覽器被重定向到登錄認(rèn)證中心，CA試圖獲取存儲(chǔ)于客戶(hù)機(jī)的Cookie，如果不存在，說(shuō)明用戶(hù)尚未全局登錄，轉(zhuǎn)向(3)；否則，從Cookie中獲取票據(jù)。然后CA將客戶(hù)機(jī)瀏覽器重定向回原先訪問(wèn)的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心獲取票據(jù)和返回地址，把票據(jù)寫(xiě)入客戶(hù)端Cookie并跳轉(zhuǎn)到返回地址，然后進(jìn)行(1)。
　　(3)重定向客戶(hù)機(jī)瀏覽器到CA上的登錄頁(yè)面，認(rèn)證中心獲取登錄用戶(hù)名和密碼并將其與用戶(hù)信息庫(kù)信息核對(duì)，進(jìn)行用戶(hù)身份確認(rèn)。如果沒(méi)有這個(gè)用戶(hù)或密碼錯(cuò)誤，直接返回登錄失敗；如果驗(yàn)證成功，隨機(jī)生成標(biāo)識(shí)此用戶(hù)登錄的唯一票據(jù)，并生成一個(gè)條目放入用戶(hù)信息庫(kù)中，并把票據(jù)存入客戶(hù)機(jī)的Cookie中。然后，通過(guò)跨域Cookie共享機(jī)制，把此票據(jù)轉(zhuǎn)入客戶(hù)機(jī)所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)中心，將臺(tái)寫(xiě)到客戶(hù)機(jī)的Cookie中，用戶(hù)完成登錄，轉(zhuǎn)向(1)進(jìn)行資源訪問(wèn)。
　　(4)客戶(hù)機(jī)用票據(jù)來(lái)訪問(wèn)認(rèn)證中心的用戶(hù)狀態(tài)查詢(xún)服務(wù)，認(rèn)證中心訪問(wèn)用戶(hù)信息庫(kù)確定該用戶(hù)是否依然處于登錄狀態(tài)。如果處于登錄狀態(tài)則將用戶(hù)名和用戶(hù)的訪問(wèn)級(jí)別返回?cái)?shù)據(jù)中心，允許用戶(hù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)資源。否則，然后轉(zhuǎn)向(3)，提示用戶(hù)輸入用戶(hù)名和密碼。
　　在本方案的整個(gè)流程中，除了最初輸入的用戶(hù)名和密碼外，其他所傳輸?shù)亩际瞧睋?jù)，最后客戶(hù)機(jī)拿此票據(jù)獲取登錄用戶(hù)的用戶(hù)名，從而結(jié)束認(rèn)證過(guò)程。
3 安全性分析
????? 保存有用戶(hù)SSO票據(jù)的Cookie需要在客戶(hù)端和服務(wù)器端來(lái)回傳遞，而一般情況下，在傳輸信道中Cookie是以明文形式傳輸?shù)模旧硪膊荒芴峁┩暾缘劝踩?yàn)證機(jī)制，而且它在客戶(hù)端也是明文存儲(chǔ)的，因此存在較大的安全隱患。因此，在認(rèn)證系統(tǒng)中，需要有相應(yīng)的安全措施，來(lái)保護(hù)Cookie的安全性。
　　(1)重放攻擊。在本方案中每個(gè)Cookie均由產(chǎn)生者加上唯一的ID域和時(shí)間戳域，可以抵御重放攻擊。
　　(2)消息篡改。因?yàn)镃ookie存放在客戶(hù)端瀏覽器中，雖然Cookie技術(shù)本身具備防止非授權(quán)服務(wù)器端篡改的手段，但是目前也發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)偽造DNS域名來(lái)進(jìn)行篡改。在本方案中，每個(gè)發(fā)布的Cookie均由發(fā)布者進(jìn)行數(shù)字簽名，各模塊在使用這些Cookie時(shí)，首先簽證數(shù)字簽名的值是否正確，如果數(shù)字簽名值為非法，那么拒絕該Cookie。這樣就可以完全杜絕Cookie被篡改的情況發(fā)生。
　　(3)竊聽(tīng)及中間人攻擊。這種攻擊是指認(rèn)證過(guò)程的信息被他人查看，進(jìn)而進(jìn)行分析，最后將自己的數(shù)據(jù)替代原始數(shù)據(jù)。只要防止Cookie被其他人隨意查看和分析，即可抵御該種攻擊。可以在本方案中引入密鑰的分配和管理系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中的各模塊分配密鑰和定時(shí)更新密鑰。在認(rèn)證過(guò)程中，對(duì)各種Cookie中的關(guān)鍵域值進(jìn)行對(duì)稱(chēng)加密，防止中間人讀取有效的數(shù)據(jù)。
　　企業(yè)單點(diǎn)登錄方案將企業(yè)內(nèi)部相對(duì)獨(dú)立分散的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)一步得到了統(tǒng)一，消除了企業(yè)信息化孤島和數(shù)據(jù)冗余等問(wèn)題，有效地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，使一個(gè)用戶(hù)只要驗(yàn)證一次即可訪問(wèn)多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，解決了困擾單位內(nèi)部不同部門(mén)應(yīng)用系統(tǒng)重復(fù)登錄和反復(fù)認(rèn)證的難題，整個(gè)過(guò)程對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是透明的，不需要改變?cè)械臉I(yè)務(wù)流程。這樣既方便了用戶(hù)使用，又提高了網(wǎng)絡(luò)辦公的工作效率。當(dāng)然，Cookie的使用需要注意安全問(wèn)題，要采用相應(yīng)的安全技術(shù)。

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