基于XFire实施WS-Security

概述

Web Service是安全的吗？鉴于安全性涉及诸多方面（例如身份验证和授权、数据隐私和完整性等），而 SOAP 规范中根本没有提及安全性这一事实，所以我们不难理解人们为什么认为答案是否定的。

很少有不需要某种形式的安全性保证的企业级系统。在 Web Service中，处理Web Service安全的过程比处理其他领域应用的安全问题更为复杂，因为Web Service具有分布式、无状态的特性。

WS-Security是解决Web Service安全问题的规范，大多数商业的Java EE应用服务器都实现了WS-Security规范，Apache WSS4J是WS-Security的开源实现，WSS4J通过SOAP中WS-Security相关的信息对SOAP报文进行验证和签名，XFire通 过WSS4J对WS-Security提供了支持。你可以从http://ws.apache.org/wss4j 了解更多关于WSS4J的信息。

认识WS-Security

2002 年 4 月，IBM、Microsoft 和 VeriSign 在他们的 Web 站点上提议建立 Web Services Security (WS-Security)规范。此规范包括安全凭证、XML签名和XML加密的安全性问题。此规范还定义了用户名凭证和已编码的二进制安全性凭证的格 式。

2002 年 6 月，OASIS 从 IBM、Microsoft 和 Verisign 接收到了提议的WS-Security安全性规范。不久之后就在 OASIS 成立了“Web Service 安全性技术委员会”（WSS TC）。

2006年2月15日，OASIS通过了WS-Security 1.1安全规范，1.1规范突出了对安全权标支持、消息附件和权限管理的增强。1.1规范包括WS-Security核心规范及用户名权标规范1.1、 X.509权标规范1.1、Kerberos权标规范1.1、SAML权标规范1.1、权限表达（REL）权标规范1.1、带附件的SOAP（SWA）规 范1.1和模式1.1。

也许读者会提出这样的问题：SSL也具有完整性和机密性，为什么还需要另外一个WS-Security规范呢？之所以要制定WS-Security规范，是SSL存在以下的问题：

• 端对端的通信，脱离传输层就无法保证安全性；
• 消息必须全部加密/或者全部签名，而不能针对消息的某部分，没有考虑XML处理。

SSL对应OSI的传输层，前面我们提到过Web Service是和传输层无关的，将安全问题依附在SSL上就违反了Web Serivce与传输层无关的原则。而WS-Security对应于OSI的应用层，建立消息层SOAP之上。

针对不同领域的细分问题，OASIS 在WS-Security的基础上又制定了几十个规范，其中包括WS-SecureConversation、WS-Federation、 WS-Authorisation、WS-Policy、WS-Trust、WS-Privacy等，形成了一个庞大Web Service安全性协议家族。

图1 WS-Security所在位置

有了WS-Security规范，用户就拥有在Web Service应用中实施完整性、机密性和身份验证等安全需求的规范方法。

XFire应用WS-Security的总体方案

XFire通过Apache的WSS4J对WS-Security提供支持，XFire完整发布包中包含了WSS4J的类包。我们知道XFire在 发送和接收SOAP报文前拥有多个阶段，每个阶段都可以注册Handler，对SOAP报文进行前置和后置处理的加工操作。XFire即通过 Handler实施WSS4J，当发送SOAP报文时，通过注册一系列OutHandler，对SOAP报文进行加密、签名、添加用户身份信息等后置处理 操作。而在接收SOAP报文时，则通过注册一系列的InHandler对SOAP进行解密、验证签名，用户身份认证等前置操作。

图2 XFire应用WS-Security的方案

请求和响应的SOAP在发送之前可以通过注册的OutHanlder进行加工处理，让SOAP转换为WS-Security的保护格式。而服务端和 客户端的接收SOAP 报文之前，可以通过注册的InHandler，将WS-Security格式的SOAP转换正常的SOAP进行处理。

由于XFire在SOAP收发过程中定义了多个不同的生命阶段，所以可以在发送前和接收前完成SOAP报文安全处理的工作，这些操作完全独立于业务处理逻辑，实施WS-Security对于Web Service的业务操作是透明的。

使用WS-Security

在前面内容中，我们通过各种方式将BbtForum中的方法以BbtForumSerivice窄接口开放为Web Service服务，但个Web Service是没有任何安全性可言的，任何拿到WSDL的人都可以轻松地构造客户端程序访问我们的Web Service服务。在这节里，我们将解决这个问题，对BbtForumSerivice添加不同的安全功能。

准备工作

在使用XFire的WS-Security之前，必须做一些准备性的工作：包括搭建安全环境，创建密钥对和证书等内容。

使用用户名/密码进行身份认证

对SOAP报文进行身份认证的方式很多，不过都是通过在SOAP报文头中添加一些安全凭证(Security Token)信息来完成的，主要包括以下一些身份凭证：

• 用户名/密码；
• X.509 证书；
• Kerberos 票据和认证者；
• SIM 卡的移动设备安全性凭证。

其中用户名/密码是最简单的身份认证方式，它不需要密钥、数字证书，所以也就不需要CA，部署实施简单易行。下面我们就通过例子讲解如何进行基于用 户名/密码的SOAP认证。这个实例让客户端提供用户名/密码，服务端验证客户端的身份，而客户端按正常方式接收SOAP响应报文。

服务端

服务端创建一个applicationContext-ws-security.xml，让BbtForumService拥有用户名/密码的认证功能。

代码清单1 applicationContext-ws-security.xml：身份认证

 

<beans>
	<import resource="classpath:org/codehaus/xfire/spring/xfire.xml" />
	<bean id="baseWebService" class="org.codehaus.xfire.spring.remoting.XFireExporter"
		lazy-init="false" abstract="true">
		<property name="serviceFactory" ref="xfire.serviceFactory" />
		<property name="xfire" ref="xfire" />
	</bean>
	<bean parent="baseWebService">
		<property name="serviceBean" ref="bbtForum" />
		<property name="serviceClass" value="com.baobaotao.xfire.server.BbtForumService" />
		<property name="name" value="BbtForumServiceUT" />①Web Service名称
		<property name="inHandlers">
			<list>
				<ref bean="domInHandler" />②负责将STAX流模型的SOAP转换为DOM模型
				<ref bean="wss4jInHandler" />③对用户名/密码进行检查
			</list>
		</property>
	</bean>
	<bean id="domInHandler" class="org.codehaus.xfire.util.dom.DOMInHandler" />
	<bean id="wss4jInHandler" class="org.codehaus.xfire.security.wss4j.WSS4JInHandler">
		<property name="properties">
			<props>
				<prop key="action">UsernameToken</prop>④指定认证类型
				<prop key="passwordCallbackClass">com.baobaotao.xfire.wss4j.server.UtPasswordHandler</prop>⑤指定一个密码回调实现类
			</props>
		</property>
	</bean>
	<bean id="bbtForum" class="com.baobaotao.service.BbtForum" />
</beans>

 

对SOAP报文体进行加密

虽然通过数字签名解决了完整性和不可抵赖性的安全问题，但报文体还是以明文的方式进行发送，在传输过程中，报文的内容有可能被监视，保密性得不到保证。

如果报文体中包含了一些敏感的内容，则发送者希望报文的内容能以加密的方式进行传输，防止窥视。通过对SOAP报文体进行加密，即可解决保密性的问题。

客户端使用服务端的公钥对请求SOAP报文进行加密，服务端公钥包含在服务端的数字证书中。clientStore.jks中服务端数字证书的别名 为server，访问服务端数字证书无须密码。服务端需要使用私钥进行解密，服务端私钥包含在服务端的密钥对中，在serverStore.jks中服务 端密钥对的别名为server，访问私钥的密码为serverpass。

在XFire中对SOAP报文体进行加密解密需要解决的主要就是注册相应的Handler，并为其提供相应的访问密钥的信息。

服务端

服务端处理加密的SOAP请求报文前，需要通过Handler将其解密。解密的操作需要访问serverStore.jks的server私钥，所以要进行相应的配置：

代码清单 17 applicationContext-ws-security.xml：报文加密

 

<bean id="wss4jInHandlerEnc" class="org.codehaus.xfire.security.wss4j.WSS4JInHandler">
	<property name="properties">
		<props>
			<prop key="action">Encrypt</prop>①加密动作（因为是InHandler所以是解密）②解密操作需要访问保存着server私钥的密钥库，通过属性文件提供相应的配置信息
			<prop key="decryptionPropFile">com/baobaotao/xfire/wss4j/server/insecurity_enc.properties</prop>③ 通过密码回调类获得密钥对中私密的访问密码
			<prop key="passwordCallbackClass">com.baobaotao.xfire.wss4j.server.PasswordHandler</prop>
		</props>
	</property>
</bean>

 

通过insecurity_enc.properties属性文件指定访问serverStore.jks的信息，包括访问密码和密钥库文件的位置，如下所示：

 

org.apache.ws.security.crypto.provider=org.apache.ws.security.components.crypto.Merlin
org.apache.ws.security.crypto.merlin.keystore.type=jks
org.apache.ws.security.crypto.merlin.keystore.password=storepass①密钥库访问密码
org.apache.ws.security.crypto.merlin.file=META-INF/xfire/serverStore.jks②密钥库文件位置

 

 

由于加密的SOAP请求报文本身包含了加密时所使用的server数字证书的信息，因此WSS4JInHandler可以获取数字证书对应的用户 （即server密钥对的别名）。但访问私钥需要密码，所以还是必须提供一个密码回调类，以获取server私钥的访问密码，如代码清单17中③所示。 PasswordHandler密码回调类如下所示：

代码清单18 PasswordHandler

 

package com.baobaotao.xfire.wss4j.server;
…
public class PasswordHandler implements CallbackHandler {
	private static final Map<String,String> pwMockDB = new HashMap<String,String>();
	static{
		pwMockDB.put("server", "serverpass");
	}
	public void handle(Callback[] callbacks) throws WSSecurityException{
		WSPasswordCallback callback = (WSPasswordCallback) callbacks[0];
		String id = callback.getIdentifer();
		callback.setPassword(pwMockDB.get(id));
	}
}

评论

1 楼 yonghuuser 2011-03-30  

我在用xfire构建ws-security中遇到了下面的异常：

Exception in thread "main" org.codehaus.xfire.XFireRuntimeException: Could not invoke service.. Nested exception is org.codehaus.xfire.fault.XFireFault: WSHandler: Encryption: error during message processingorg.apache.ws.security.WSSecurityException: An unsupported signature or encryption algorithm was used (unsupported key transport encryption algorithm: No such algorithm: http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#rsa-1_5)
org.codehaus.xfire.fault.XFireFault: WSHandler: Encryption: error during message processingorg.apache.ws.security.WSSecurityException: An unsupported signature or encryption algorithm was used (unsupported key transport encryption algorithm: No such algorithm: http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#rsa-1_5)
我在网上搜索了相关的资料，大部分都是这样解决的：

安装Java策略文件：包括local_policy.jar和US_export_policy.jar文件，将其拷贝到<JAVA_HOME>/jre/lib/security目录下；
安装SecurityProvider：在java.security文件中(位于<JAVA_HOME>/jre/lib/security目录中)添加BouncyCastleProvider的配置：
security.provider.n=org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider
将bcprov-jdk15-133.jar加入到E:\jdk\jre\lib\ext中。

这些我都做了，可是还是出现这个异常。请各位帮忙指导，不胜感激。我的q.q是
362158294。