陳亞強(qiáng)
高級(jí)軟件工程師
2004 年 8 月
本文將首先簡(jiǎn)單介紹Web 服務(wù)安全性相關(guān)技術(shù)和開發(fā)工具，然后介紹了使用WSSecurity工具SOAP消息進(jìn)行簽名和驗(yàn)證的方法；接下來深入討論了使用現(xiàn)成的WS-Security工具，結(jié)合Handler模型開發(fā)一個(gè)axis下實(shí)現(xiàn)WS-Security的通用應(yīng)用框架。
本文是J2EE Web服務(wù)開發(fā)系列文章的第十三篇，本文將首先簡(jiǎn)單介紹Web 服務(wù)安全性相關(guān)技術(shù)和開發(fā)工具，然后介紹了使用WSSecurity工具SOAP消息進(jìn)行簽名和驗(yàn)證的方法；接下來深入討論了使用現(xiàn)成的WS-Security工具，結(jié)合Handler模型開發(fā)一個(gè)axis下實(shí)現(xiàn)WS-Security的通用應(yīng)用框架。
閱讀本文前您需要以下的知識(shí)和工具：
- Apache axis1.1，并且會(huì)初步使用；
- Tomcat 5.0.16以上, 并且會(huì)初步使用；
- SOAP消息（SOAP Message）編程知識(shí)；
- Java安全編程基礎(chǔ)知識(shí)；
- JAX-RPC編程基礎(chǔ)知識(shí)；
- Servlet的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)；
- Sun提供的JAX-RPC參考實(shí)現(xiàn)（jaxrpc-impl.jar，在J2EESDK1.4或者JWSDP1.4中可找到）；
- 一個(gè)JSSE安全提供者（如ISNetworks）；
- Trust Services Integration Kit，可在http://www.xmltrustcenter.org上獲得。
本文的參考資料見 參考資料。
本文的全部代碼在這里 下載。
Web 服務(wù)安全性相關(guān)技術(shù)和開發(fā)工具
Web 服務(wù)安全性規(guī)范是一套可以幫助 Web 服務(wù)開發(fā)者保證 SOAP 消息交換的安全的機(jī)制。WS-Security 特別描述了對(duì)現(xiàn)有的 SOAP 消息傳遞的增強(qiáng)，從而通過對(duì) SOAP 消息應(yīng)用消息完整性、消息機(jī)密性和單消息認(rèn)證提供了保護(hù)級(jí)別。這些基本機(jī)制可以通過各種方式聯(lián)合，以適應(yīng)構(gòu)建使用多種加密技術(shù)的多種安全性模型。
圍繞Web服務(wù)的安全，有很多相關(guān)的技術(shù)，比如WS-Security，WS-Trace等，另外，還有以下相關(guān)技術(shù)：
- XML Digital Signature（XML數(shù)字簽名）
- XML Encryption （XML加密）
- XKMS (XML Key Management Specification)
- XACML (eXtensible Access Control Markup Language)
- SAML (Secure Assertion Markup Language)
- ebXML Message Service Security
- Identity Management & Liberty Project
由于本文是一個(gè)實(shí)例性文章，故不對(duì)WS-Security做詳細(xì)的探討，你可以在develperWorks Web 服務(wù)安全專題找到許多相關(guān)資料（見參考資料）。
Trust Services Integration Kit提供了一個(gè)WS-Security實(shí)現(xiàn)。你可以從http://www.xmltrustcenter.org獲得相關(guān)庫(kù)文件，分別是wssecurity.jar和tsik.jar。wssecurity.jar中包含一個(gè)WSSecurity類，可以使用它來對(duì)XML進(jìn)行數(shù)字簽名和驗(yàn)證，加密與解密。
下面我們使用WS-Security來對(duì)SOAP消息進(jìn)行數(shù)字簽名，然后再進(jìn)行驗(yàn)證。
SOAP消息的簽名和驗(yàn)證
使用WSSecurity對(duì)SOAP消息數(shù)字簽名
在對(duì)SOAP消息進(jìn)行簽名前，首先生成一個(gè)keystore。keystore包含了進(jìn)行數(shù)字簽名所需要的身份信息。通過以下批處理腳本來創(chuàng)建keystore：
例程1 創(chuàng)建keystore（server.keystore）
set SERVER_DN="CN=hellking-Server, OU=huayuan, O=huayuan, L=BEIJINGC, S=BEIJING, C=CN"
set KS_PASS=-storepass changeit
set KS_TYPE=-storetype JKS
set KEYINFO=-keyalg RSA
#生成服務(wù)器端keystore。
keytool -genkey -dname %SERVER_DN% %KS_PASS% %KS_TYPE% -keystore
server.keystore %KEYINFO% -keypass changeit
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SignAndVerifySoap類中包含了一個(gè)對(duì)XML進(jìn)行簽名的方法，它就是sign（），這個(gè)方法將對(duì)SOAP消息進(jìn)行簽名，然后輸出和WS-Security兼容的SOAP消息。下面我們看具體代碼。
例程2 對(duì)SOAP消息簽名
package com.hellking.study.webservice;
import com.verisign.messaging.WSSecurity;
...
public class SignAndVerifySoap {
final String KEY_STORE = "server.keystore";
final String SOTE_PASS = "changeit";
final String KEY_ALIAS="mykey";
final String TARGET_FILE="signed.xml";//簽名后的SOAP消息
final String SOURE_FILE="source.xml";//簽名前的SOAP消息
final String KEY_TYPE="JKS";
/**
*對(duì)xml進(jìn)行簽名
*/
public void sign()
{
try
{
System.out.println("開始對(duì)SOAP消息進(jìn)行簽名，使用的密匙庫(kù)：" + KEY_STORE + "\n");
// 獲得私有key和相關(guān)證書，請(qǐng)參考JAVA安全編程相關(guān)書籍
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(KEY_STORE);
System.out.println(java.security.KeyStore.getDefaultType());
java.security.KeyStore store = java.security.KeyStore.getInstance(KEY_TYPE);
store.load(fileInputStream, SOTE_PASS.toCharArray());
PrivateKey key = (PrivateKey)store.getKey(KEY_ALIAS, SOTE_PASS.toCharArray());
X509Certificate certification = (X509Certificate)store.getCertificate(KEY_ALIAS);
// 讀取XML源文件到文檔中
Document source = readFile(SOURE_FILE);
SigningKey signingKey = SigningKeyFactory.makeSigningKey(key);
KeyInfo keyInfo = new KeyInfo();
keyInfo.setCertificate(certification);
WSSecurity wsSecurity = new WSSecurity();
wsSecurity.setPreferredNamespace("http://schemas.xmlsoap.org/ws/2003/06/secext");
//對(duì)SOAP消息進(jìn)行簽名
wsSecurity.sign(source, signingKey, keyInfo);
// 保存簽名后的SOAP消息
writeFile(source, new FileOutputStream(TARGET_FILE));
System.out.println("把簽名后的文件寫入： " + TARGET_FILE + "，請(qǐng)查看結(jié)果！");
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
|
在執(zhí)行此程序前，請(qǐng)把wssecurity.jar、source.xml和tsik.jar設(shè)置到類路徑環(huán)境變量中。簽名前的SOAP為：
例程3 簽名前的SOAP消息（source.xml）
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<soapenv:Envelope
xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
<soapenv:Body>
<ns1:getTax soapenv:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"
xmlns:ns1="http://hellking.webservices.com/">
<op1 xsi:type="xsd:double">5000.0</op1>
</ns1:getTax>
</soapenv:Body>
</soapenv:Envelope>
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簽名后的SOAP消息如例程4所示。
例程4 簽名后的SOAP消息（signed.xml）
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
<soapenv:Header>
<wsse:Security xmlns:wsse="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2003/06/secext">
<wsse:BinarySecurityToken EncodingType="wsse:Base64Binary"
ValueType="wsse:X509v3" wsu:Id="wsse-ee805a80-cd95-11d8-9cf9-fd6213c0f8be"
xmlns:wsu="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2003/06/utility">MIICUjCCAbsCBEDB0GIwDQYJKoZIhvcNAQE…VkTkPw==
</wsse:BinarySecurityToken>
<ds:Signature xmlns:ds="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
<ds:SignedInfo>
<ds:CanonicalizationMethod Algorithm="http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#"/>
<ds:SignatureMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#rsa-sha1"/>
<ds:Reference URI="#wsse-ee5308f0-cd95-11d8-9cf9-fd6213c0f8be">
<ds:Transforms><ds:Transform Algorithm="http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#"/>
</ds:Transforms><ds:DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1"/>
<ds:DigestValue>ZjRVnI2g7kcX0h9r4JtiltpYQPA=</ds:DigestValue></ds:Reference>
<ds:Reference URI="#wsse-ee4e4e00-cd95-11d8-9cf9-fd6213c0f8be">
<ds:Transforms><ds:Transform Algorithm="http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#"/>
</ds:Transforms><ds:DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1"/>
<ds:DigestValue>moZ0d+8mH1kfNw0VEK39V0Td9EM=</ds:DigestValue>
</ds:Reference>
</ds:SignedInfo>
<ds:SignatureValue>fPpYrf0uNP8W2XVVIQNc3OQt2Wn90M/0uJ0dDZTNRR0NxBBBX36wSXt7NfI5Fmh4ru44Wk34EGI7mqMAE5O0
/wtIlFRJt3zAvA6k3nhgcYj6tn/9kZwwxh1RkFTfTX9xdQ6Xn+P6m+YBm1YEEcTWkJd7XcxdyDEns2kYOhONx1U=
</ds:SignatureValue>
<ds:KeyInfo><wsse:SecurityTokenReference>
<wsse:Reference URI="#wsse-ee805a80-cd95-11d8-9cf9-fd6213c0f8be"/>
</wsse:SecurityTokenReference>
</ds:KeyInfo>
</ds:Signature></wsse:Security>
<wsu:Timestamp xmlns:wsu="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2003/06/utility">
<wsu:Created wsu:Id="wsse-ee4e4e00-cd95-11d8-9cf9-fd6213c0f8be">2004-07-04T08:41:23Z</wsu:Created>
</wsu:Timestamp></soapenv:Header>
<soapenv:Body wsu:Id="wsse-ee5308f0-cd95-11d8-9cf9-fd6213c0f8be"
xmlns:wsu="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2003/06/utility">
<ns1:getTax soapenv:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"
xmlns:ns1="http://hellking.webservices.com/">
<op1 xsi:type="xsd:double">5000.0</op1>
</ns1:getTax>
</soapenv:Body>
</soapenv:Envelope>
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簽名后的SOAP消息中，頭部包含了簽名信息以及驗(yàn)證SOAP消息所需要的key。<SignedInfo> </SignedInfo> 描述了已簽署的消息內(nèi)容。<SignatureMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#rsa-sha1"/> 指出了簽名算法（Signature Method Algorithm）。這個(gè)算法被用來將規(guī)范算法的輸出轉(zhuǎn)換成簽名值（Signature Value）。Key Info 元素包含的部分就是數(shù)字證書本身。
對(duì)簽名的SOAP消息進(jìn)行驗(yàn)證
對(duì)SOAP消息進(jìn)行驗(yàn)證就是使用keystore的信息生成TrustVerifier對(duì)象，然后調(diào)用WSSecurity的verify方法進(jìn)行驗(yàn)證。
例程5 驗(yàn)證簽名后的SOAP消息
/**
*驗(yàn)證已經(jīng)簽名的SOAP消息
*/
public void verify()
{
try
{
System.out.println("開始檢驗(yàn)SOAP消息，使用的密匙庫(kù)：" + KEY_STORE + "\n");
// 獲得私有key和相關(guān)證書，請(qǐng)參考JAVA安全編程相關(guān)書籍
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(KEY_STORE);
java.security.KeyStore store = java.security.KeyStore.getInstance(KEY_TYPE);
store.load(fileInputStream, SOTE_PASS.toCharArray());
// 讀取XML源文件到文檔中
Document source = readFile(TARGET_FILE);
org.xmltrustcenter.verifier.TrustVerifier verifier =
new org.xmltrustcenter.verifier.X509TrustVerifier(store);
WSSecurity wsSecurity = new WSSecurity();
com.verisign.messaging.MessageValidity[] resa =
wsSecurity.verify(source,verifier,null,null);
System.out.println("檢驗(yàn)結(jié)果：");
for (int len = 0; len < resa.length; len++){
System.out.println("result[" + len + "] = " + (resa[len].isValid()?"驗(yàn)證通過":"驗(yàn)證不通過"));
}
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
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執(zhí)行SignAndVerifySoap的verify方法，可以看到類似以下的結(jié)果。
圖1 對(duì)SOAP消息進(jìn)行驗(yàn)證
在AXIS下實(shí)現(xiàn)WS-Security的應(yīng)用框架
待開發(fā)的應(yīng)用開發(fā)框架基于Handler實(shí)現(xiàn)，將達(dá)到以下目標(biāo)：此框架基于JAX-RPC環(huán)境下實(shí)現(xiàn)WS-Security應(yīng)用，它可以部署到任何需要實(shí)現(xiàn)WS-Security的axis環(huán)境下的Web服務(wù)應(yīng)用中，同時(shí)具體的應(yīng)用程序不做任何編碼修改。
由于此基于Handler實(shí)現(xiàn)，我們有必要回顧一下Handler的一些基礎(chǔ)知識(shí)。
SOAP消息Handler能夠訪問代表RPC請(qǐng)求或者響應(yīng)的SOAP消息。在JAX-RPC技術(shù)中，SOAP消息Handler可以部署在服務(wù)端，也可以在客戶端使用。
SOAP消息Handler非常像Servlet技術(shù)中的Filter，它們共同的特點(diǎn)是請(qǐng)求發(fā)送到目標(biāo)前，Handler/Filter可以截取這些請(qǐng)求，并對(duì)請(qǐng)求做一些處理，從而達(dá)到一些輔助的功能。多個(gè)Handler可以組成一個(gè)Handler鏈，鏈上的每個(gè)Handler都完成某個(gè)特定的任務(wù)。比如有的Handler進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，有的Handler進(jìn)行日志處理等。關(guān)于Handler更詳細(xì)的介紹，請(qǐng)參考本系列文章《 J2EE Web服務(wù)開發(fā)系列之六: 使用Handler來增強(qiáng)Web服務(wù)的功能》。
實(shí)現(xiàn)原理
圖2是此例子具體實(shí)現(xiàn)原理圖。
圖2 Handler結(jié)合WSSecurity實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)安全的工作原理
處理流程如下：
1、 客戶端（WSSClient）發(fā)出調(diào)用Web服務(wù)請(qǐng)求；
2、 客戶端Handler（WSSecurityClientHandler）截獲請(qǐng)求的SOAP消息；
3、 客戶端Handler對(duì)截獲的SOAP消息進(jìn)行數(shù)字簽名（使用client.keystore作為簽名依據(jù)）；
4、 客戶端Handler對(duì)簽名后的SOAP消息進(jìn)行加密（使用RSA算法加密）；
5、 被加密的SOAP消息通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到目標(biāo)Web服務(wù)端口；
6、 服務(wù)器端Handler（WSSecurityServerHandler）截獲加密的SOAP消息；
7、 服務(wù)器端Handler對(duì)加密的SOAP消息進(jìn)行解密；
8、 服務(wù)器端Handler對(duì)SOAP消息進(jìn)行身份驗(yàn)證（server.truststore包含了所信任的身份信息），如果驗(yàn)證不通過，將拋出異常；
9、 服務(wù)器端Handler刪除被解密后的SOAP消息中與WS-Security相關(guān)的元素；
10、 解密后的原始SOAP消息被發(fā)送到目標(biāo)Web服務(wù)端口（如TaxService）；
11、 目標(biāo)Web服務(wù)對(duì)Web服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行處理，然后返回響應(yīng)的SOAP消息；
12、 服務(wù)器端Handler截獲響應(yīng)的SOAP消息；
13、 服務(wù)器端Handler對(duì)截獲的SOAP消息進(jìn)行數(shù)字簽名（使用server.keystore作為簽名依據(jù)）；
14、 服務(wù)器端Handler對(duì)簽名后的SOAP消息進(jìn)行加密（使用RSA算法加密）；
15、 被加密的SOAP消息通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到目客戶端；
16、 客戶端Handler截獲加密的SOAP消息；
17、 客戶端Handler對(duì)加密的SOAP消息進(jìn)行解密；
18、 客戶端Handler對(duì)SOAP消息進(jìn)行身份驗(yàn)證（client.truststore包含了所信任的身份信息），如果驗(yàn)證不通過，將拋出異常；
19、 客戶端Handler刪除被解密后的SOAP消息中與WS-Security相關(guān)的元素；
20、 被解密后的SOAP消息發(fā)送到目標(biāo)客戶端，客戶端輸出調(diào)用結(jié)果。
從上面可以看出，在一個(gè)SOAP調(diào)用回合中，要對(duì)SOAP消息進(jìn)行四次處理。基本上都是"簽名'加密'解密'驗(yàn)證"的過程。
創(chuàng)建相關(guān)密匙庫(kù)
客戶端和服務(wù)端都有相關(guān)的密匙庫(kù)，其中：
- client.keystore：客戶端自身的身份信息；
- client.truststore：客戶端所信任的身份信息，在此例中也就是包含了服務(wù)器的身份信息；
- server.keystore：服務(wù)器自身的身份信息；
- server.truststore：服務(wù)器所信任的身份信息（即客戶端身份信息）。
你可以使用以下的批處理腳本創(chuàng)建上面四個(gè)密匙庫(kù)。
例程6 創(chuàng)建相關(guān)密匙庫(kù)（gen-cer-store.bat）
set SERVER_DN="CN=hellking-Server, OU=huayuan, O=huayuan, L=BEIJINGC, S=BEIJING, C=CN"
set CLIENT_DN="CN=hellking-Client, OU=tsinghua, O=tsinghua, L=BEIJING, S=BEIJING, C=CN"
set KS_PASS=-storepass changeit
set KEYINFO=-keyalg RSA
#生成server.keystore。
keytool -genkey -dname %SERVER_DN% %KS_PASS% -keystore server.keystore %KEYINFO% -keypass changeit
#從server.keystore導(dǎo)出數(shù)字證書。
keytool -export -file test_axis.cer %KS_PASS% -keystore server.keystore
#從服務(wù)器的數(shù)字證書導(dǎo)出到客戶端信任的truststore中。
keytool -import -file test_axis.cer %KS_PASS% -keystore client.truststore -alias serverkey -noprompt
#生成client.keystore。
keytool -genkey -dname %CLIENT_DN% %KS_PASS% -keystore client.keystore %KEYINFO% -keypass changeit
#從client.keystore導(dǎo)出數(shù)字證書。
keytool -export -file test_axis.cer %KS_PASS% -keystore client.keystore
#從客戶端的數(shù)字證書導(dǎo)出到服務(wù)器信任的truststore中。
keytool -import -file test_axis.cer %KS_PASS% -keystore server.truststore -alias clientkey -noprompt
#end
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簽名、加密、解密、身份驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)
對(duì)SOAP消息的簽名、加密、解密、身份驗(yàn)證都放在一個(gè)名為WSSHelper的類中進(jìn)行。
例程7 簽名、加密、解密、身份驗(yàn)證功能的實(shí)現(xiàn)――WSSHelper.java
package com.hellking.study.webservice;
import com.verisign.messaging.WSSecurity;
...
public class WSSHelper {
static String PROVIDER="ISNetworks";//JSSE安全提供者。
//添加JSSE安全提供者，你也可以使用其它安全提供者。只要支持DESede算法。
static
{
java.security.Security.addProvider(new com.isnetworks.provider.jce.ISNetworksProvider());
}
/**
*對(duì)XML文檔進(jìn)行數(shù)字簽名。
*/
public static void sign(Document doc, String keystore, String storetype,
String storepass, String alias, String keypass) throws Exception {
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(keystore);
java.security.KeyStore keyStore = java.security.KeyStore.getInstance(storetype);
keyStore.load(fileInputStream, storepass.toCharArray());
PrivateKey key = (PrivateKey)keyStore.getKey(alias, keypass.toCharArray());
X509Certificate cert = (X509Certificate)keyStore.getCertificate(alias);
SigningKey sk = SigningKeyFactory.makeSigningKey(key);
KeyInfo ki = new KeyInfo();
ki.setCertificate(cert);
WSSecurity wSSecurity = new WSSecurity();
wSSecurity.sign(doc, sk, ki);//簽名。
}
/**
*對(duì)XML文檔進(jìn)行身份驗(yàn)證。
*/
public static boolean verify(Document doc, String keystore, String storetype,
String storepass) throws Exception {
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(keystore);
java.security.KeyStore keyStore = java.security.KeyStore.getInstance(storetype);
keyStore.load(fileInputStream, storepass.toCharArray());
TrustVerifier verifier = new X509TrustVerifier(keyStore);
WSSecurity wSSecurity = new WSSecurity();
MessageValidity[] resa = wSSecurity.verify(doc, verifier, null,null);
if (resa.length > 0)
return resa[0].isValid();
return false;
}
/**
*對(duì)XML文檔進(jìn)行加密。必須有JSSE提供者才能加密。
*/
public static void encrypt(Document doc, String keystore, String storetype,
String storepass, String alias) throws Exception {
try
{
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(keystore);
java.security.KeyStore keyStore = java.security.KeyStore.getInstance(storetype);
keyStore.load(fileInputStream, storepass.toCharArray());
X509Certificate cert = (X509Certificate)keyStore.getCertificate(alias);
PublicKey pubk = cert.getPublicKey();
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede",PROVIDER);
keyGenerator.init(168, new SecureRandom());
SecretKey key = keyGenerator.generateKey();
KeyInfo ki = new KeyInfo();
ki.setCertificate(cert);
WSSecurity wSSecurity = new WSSecurity();
//加密。
wSSecurity.encrypt(doc, key, AlgorithmType.TRIPLEDES, pubk, AlgorithmType.RSA1_5, ki);
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
/**
*對(duì)文檔進(jìn)行解密。
*/
public static void decrypt(Document doc, String keystore, String storetype,
String storepass, String alias, String keypass) throws Exception {
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(keystore);
java.security.KeyStore keyStore = java.security.KeyStore.getInstance(storetype);
keyStore.load(fileInputStream, storepass.toCharArray());
PrivateKey prvk2 = (PrivateKey)keyStore.getKey(alias, keypass.toCharArray());
WSSecurity wSSecurity = new WSSecurity();
//解密。
wSSecurity.decrypt(doc, prvk2, null);
WsUtils.removeEncryptedKey(doc);//從 WS-Security Header中刪除 EncryptedKey 元素
}
public static void removeWSSElements(Document doc) throws Exception {
WsUtils.removeWSSElements(doc);// 刪除WSS相關(guān)的元素。
}
}
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WSSHelper類中使用了ISNetworks安全提供者，ISNetworks實(shí)現(xiàn)了RSA加密、解密算法。當(dāng)然，你也可以使用其它的安全提供者，并且可以使用不同的加密算法。可以從網(wǎng)絡(luò)上下載ISNetworks相關(guān)包。
WSSHelper中包含了一個(gè)WsUtils類，它的功能就是從加密后的SOAP消息中刪除一些WS-Security元素，刪除這些元素后的SOAP消息才能被最終的客戶端或者Web服務(wù)端處理。
服務(wù)器端Handler開發(fā)
當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)后，服務(wù)端Handler調(diào)用handleRequest方法，執(zhí)行如下過程：對(duì)請(qǐng)求SOAP消息解密'身份驗(yàn)證'刪除WSS元素'把Document轉(zhuǎn)換成SOAP消息。 Web服務(wù)端點(diǎn)對(duì)請(qǐng)求做出響應(yīng)后，將調(diào)用handleResponse方法，執(zhí)行如下過程：對(duì)響應(yīng)的SOAP消息進(jìn)行數(shù)字簽名'加密'把Document轉(zhuǎn)換成SOAP消息。
例程8 服務(wù)器端Handler（WSSecurityServerHandler.java）
package com.hellking.study.webservice;
...
//服務(wù)器端Handler
public class WSSecurityServerHandler implements Handler
{
//密匙庫(kù)相關(guān)信息
private String keyStoreFile = null;
private String keyStoreType = "JKS";
。。。
public WSSecurityServerHandler()
{
System.out.println("服務(wù)端Handler：構(gòu)造方法");
}
/**
*處理請(qǐng)求
*流程：解密-->身份驗(yàn)證-->刪除WSS元素'把Document轉(zhuǎn)換成SOAP消息。
*/
public boolean handleRequest(MessageContext messageContext) {
System.out.println("開始處理請(qǐng)求。。。");
if (messageContext instanceof SOAPMessageContext){
try {
SOAPMessageContext soapMessageContext = (SOAPMessageContext)messageContext;
SOAPMessage soapMessage = soapMessageContext.getMessage();
soapMessage.writeTo(System.out);
Document doc = MessageConveter.convertSoapMessageToDocument(soapMessage);
//解密
WSSHelper.decrypt(doc, keyStoreFile, keyStoreType,
keyStorePassword, keyAlias, keyEntryPassword);
//身份驗(yàn)證
WSSHelper.verify(doc, trustStoreFile, trustStoreType, trustStorePassword);
//刪除WSS元素
WSSHelper.removeWSSElements(doc);
soapMessage = MessageConveter.convertDocumentToSOAPMessage(doc);
soapMessageContext.setMessage(soapMessage);
} catch (Exception e){
System.err.println("在處理請(qǐng)求時(shí)發(fā)生了異常： " + e);
e.printStackTrace();
return false;
}
} else {
System.out.println("MessageContext是以下類的實(shí)例： " + messageContext.getClass());
}
System.out.println("處理請(qǐng)求完畢！");
return true;
}
/**
*處理響應(yīng)
*流程：數(shù)字簽名-->加密-->把Document轉(zhuǎn)換成SOAP消息。
*/
public boolean handleResponse(MessageContext messageContext) {
System.out.println("開始處理Web服務(wù)響應(yīng)。。。");
if (messageContext instanceof SOAPMessageContext){
try {
SOAPMessageContext soapMessageContext = (SOAPMessageContext)messageContext;
SOAPMessage soapMessage = soapMessageContext.getMessage();
Document doc = MessageConveter.convertSoapMessageToDocument(soapMessage);
WSSHelper.sign(doc, keyStoreFile, keyStoreType,
keyStorePassword, keyAlias, keyEntryPassword);
WSSHelper.encrypt(doc, trustStoreFile, trustStoreType,
trustStorePassword, certAlias);
soapMessage = MessageConveter.convertDocumentToSOAPMessage(doc);
soapMessageContext.setMessage(soapMessage);
} catch (Exception e){
System.err.println("在處理響應(yīng)時(shí)發(fā)生以下錯(cuò)誤： " + e);
e.printStackTrace();
return false;
}
}
System.out.println("處理響應(yīng)完畢！");
return true;
}
/**
*初始化，主要是初始化一些相關(guān)參數(shù)。
*/
public void init(HandlerInfo config) {
System.out.println("WSSecurityServerHandler初始化");
Object param = "";
Map configs = config.getHandlerConfig();
keyStoreFile = (String)configs.get("keyStoreFile");
trustStoreFile = (String)configs.get("trustStoreFile");
…//其它參數(shù)初始化
}
…
}
|
客戶端Handler開發(fā)
客戶端Handler可以是任何JAX-RPC兼容的Handler處理器。比如AXIS Handler實(shí)現(xiàn)或者SUN 提供的JAX-RPC Handler參考實(shí)現(xiàn)。這里使用后者來作為客戶端Handler處理器。
客戶端Handler和服務(wù)器端Handler原理一樣，但處理過程完全相反。
例程9 客戶端Handler（WSSecurityClientHandler.java）
package com.hellking.study.webservice;
…
//客戶端Handler
public class WSSecurityClientHandler implements Handler
{
//密匙庫(kù)相關(guān)信息
...
/**
*處理請(qǐng)求
*流程：數(shù)字簽名-->加密-->把Document轉(zhuǎn)換成SOAP消息。
*/
public boolean handleRequest(MessageContext messageContext) {
System.out.println("開始處理請(qǐng)求。。。");
…
WSSHelper.sign(doc, keyStoreFile, keyStoreType,
keyStorePassword, keyAlias, keyEntryPassword);
WSSHelper.encrypt(doc, trustStoreFile, trustStoreType,
trustStorePassword, certAlias);
soapMessage = MessageConveter.convertDocumentToSOAPMessage(doc);
soapMessageContext.setMessage(soapMessage);
…
System.out.println("處理請(qǐng)求完畢！");
return true;
}
/**
*處理響應(yīng)
*流程：解密-->身份驗(yàn)證-->刪除WSS元素'把Document轉(zhuǎn)換成SOAP消息。
*/
public boolean handleResponse(MessageContext messageContext) {
System.out.println("開始處理Web服務(wù)響應(yīng)。。。");
…
WSSHelper.decrypt(doc, keyStoreFile, keyStoreType,
keyStorePassword, keyAlias, keyEntryPassword);
WSSHelper.verify(doc, trustStoreFile, trustStoreType, trustStorePassword);
WSSHelper.removeWSSElements(doc);
soapMessage = MessageConveter.convertDocumentToSOAPMessage(doc);
System.out.println("the final message is:");
soapMessage.writeTo(System.out);
soapMessageContext.setMessage(soapMessage);
…
System.out.println("處理響應(yīng)完畢！");
return true;
}
/**
*初始化，主要是初始化一些相關(guān)參數(shù)。
*/
public void init(HandlerInfo config) {
…
}
…
}
|
部署服務(wù)器端Handler
為了使用Handler，需要在Web服務(wù)部署描述符中指定使用此Handler。Handler包含的初始化參數(shù)也在此描述，如例程10所示。
例程10 服務(wù)器端Handler部署代碼
<service name="PersonalTaxServicePort" provider="java:RPC">
<parameter name="allowedMethods" value="*"/>
<parameter name="className" value="com.hellking.study.webservice.PersonalTaxService"/>
<parameter name="wsdlTargetNamespace" value="http://hellking.webservices.com/"/>
<parameter name="wsdlServiceElement" value="PersonalTaxService"/>
<parameter name="wsdlServicePort" value="PersonalTaxServicePort"/>
<parameter name="wsdlPortType" value="PersonalTaxService"/>
<requestFlow>
<handler type="java:org.apache.axis.handlers.JAXRPCHandler">
<parameter name="scope" value="session"/>
<parameter name="className"
value="com.hellking.study.webservice.WSSecurityServerHandler"/>
<parameter name="keyStoreFile"
value="K:\\jakarta-tomcat-5.0.16\\server.keystore"/>
<parameter name="trustStoreFile"
value="K:\\jakarta-tomcat-5.0.16\\server.truststore"/>
<parameter name="certAlias" value="clientkey"/>
</handler>
</requestFlow>
<responseFlow>
<handler type="java:org.apache.axis.handlers.JAXRPCHandler">
<parameter name="scope" value="session"/>
<parameter name="className"
value="com.hellking.study.webservice.WSSecurityServerHandler"/>
<parameter name="keyStoreFile"
value="K:\\jakarta-tomcat-5.0.16\\server.keystore"/>
<parameter name="trustStoreFile"
value="K:\\jakarta-tomcat-5.0.16\\server.truststore"/>
<parameter name="certAlias" value="clientkey"/>
</handler>
</responseFlow>
</service>
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requestFlow表示W(wǎng)eb服務(wù)PersonalTaxServicePort的請(qǐng)求處理Handler鏈。這里只有一個(gè)Handler，就是WSSecurityServerHandler。當(dāng)Web服務(wù)請(qǐng)求到達(dá)PersonalTaxServicePort時(shí)，WSSecurityServerHandler的handleRequest方法將被自動(dòng)調(diào)用。
注意：部署時(shí)，請(qǐng)改變Handler相關(guān)參數(shù)以和目標(biāo)的Web服務(wù)一致，比如trustStoreFile的路徑等。
調(diào)用測(cè)試
這里采用代理的方式來調(diào)用Web服務(wù)，先編寫一個(gè)Web服務(wù)接口。
例程11 TaxServiceInterface
package com.hellking.study.webservice;
…
/**
*個(gè)人所得稅Web服務(wù)。
*/
public interface TaxServiceInterface extends Remote
{
public double getTax(double salary)throws java.rmi.RemoteException;
}
|
WSSClient客戶端程序是通過代理的方式來訪問Web服務(wù)的。由于要使用Handler，所以在訪問前通過registerHandlers（）方法注冊(cè)了WSSecurityClientHandler，并且初始化了WSSecurityClientHandler的相關(guān)參數(shù)。當(dāng)然，JAX-RPC"參考實(shí)現(xiàn)"還支持在Web服務(wù)客戶端配置文件中描述Handler信息，這樣就不需要在客戶端代碼中對(duì)Handler進(jìn)行注冊(cè)了，你可以參考相關(guān)文檔。
例程12 測(cè)試客戶端程序（WSSClient）
package com.hellking.study.webservice;
...
/**
*調(diào)用需要驗(yàn)證的Web服務(wù)
*/
public class WSSClient
{
static final double salary=5000;
public static void main(String [] args)
{
try {
//服務(wù)端的url，需要根據(jù)情況更改。
String endpointURL = "http://localhost:8080/axis/services/PersonalTaxServicePort";
String wsdlURL=endpointURL+"?wsdl";
java.net.URL targetURL= new java.net.URL(wsdlURL);
String nameSpaceUri = "http://hellking.webservices.com/";
String svcName = "PersonalTaxService";
String portName = "PersonalTaxServicePort";
ServiceFactory svcFactory = ServiceFactory.newInstance();
Service svc = svcFactory.createService(targetURL, new QName(nameSpaceUri, svcName));
//cfg表示客戶端的配置信息。
java.util.HashMap cfg = new java.util.HashMap();
cfg.put("keyStoreFile", "client.keystore");
cfg.put("trustStoreFile", "client.truststore");
cfg.put("certAlias", "changeit");
Class hdlrClass = com.hellking.study.webservice.WSSecurityClientHandler.class;
java.util.List list = svc.getHandlerRegistry().
getHandlerChain(new QName(nameSpaceUri, portName));
list.add(new javax.xml.rpc.handler.HandlerInfo(hdlrClass, cfg, null));
registerHandlers (svc);
TaxServiceInterface myProxy =
( TaxServiceInterface) svc.getPort(new QName(nameSpaceUri, portName),
TaxServiceInterface.class);
double ret=myProxy.getTax(5000);
System.out.println("使用HTTP協(xié)議來作為Web服務(wù)的傳輸協(xié)議！");
System.out.println("已經(jīng)成功調(diào)用。請(qǐng)參看服務(wù)端的輸出!");
System.out.println("輸入工資"+salary+"元，應(yīng)交個(gè)人所得稅："+ret);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//注冊(cè)Handler
private static void registerHandlers ( Service service )
throws javax.xml.rpc.ServiceException {
java.util.HashMap cfg = new java.util.HashMap();
cfg.put("keyStoreFile", "client.keystore");
cfg.put("trustStoreFile", "client.truststore");
cfg.put("certAlias", "changeit");
/*
* 封裝客戶端Handler到HandlerInfo 中，然后添加到Handler鏈中。
*/
javax.xml.rpc.handler.HandlerInfo info = new javax.xml.rpc.handler.HandlerInfo
(com.hellking.study.webservice.WSSecurityClientHandler.class, cfg, null );
java.util.ArrayList handlerList = new java.util.ArrayList();
handlerList.add(info);
/*
* 獲得Handler注冊(cè)
*/
javax.xml.rpc.handler.HandlerRegistry handlerRegistry = service.getHandlerRegistry();
/*
* 把Handler添加到所有的port中。
*/
java.util.Iterator portIterator = service.getPorts();
while ( portIterator.hasNext()) {
Object obj=portIterator.next();
QName portName = (QName) obj;
handlerRegistry.setHandlerChain(portName, handlerList);
}
}
}
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注意：由于客戶端使用了SUN公司提供的"JAX-RPC參考實(shí)現(xiàn)"，所以必須把jaxrpc-impl.jar包設(shè)置在CLASSPATH環(huán)境變量中，并且不要把a(bǔ)xis.jar設(shè)置在客戶端CLASSPATH環(huán)境變量，否則會(huì)出現(xiàn)ClassCastException異常。這是因?yàn)閍xis也是JAX-RPC的實(shí)現(xiàn)，如果它在CLASSPATH環(huán)境變量中，當(dāng)調(diào)用：
ServiceFactory svcFactory = ServiceFactory.newInstance()方法時(shí)，就可能初始化一個(gè)axis的ServiceFactory 實(shí)現(xiàn)。
本文源代碼中client目錄下wss-client.bat文件包含了執(zhí)行WSSClient腳本，修改了部分環(huán)境變量參數(shù)后，才能執(zhí)行。
總結(jié)
本文和上一篇文章介紹了幾種不同實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)安全的方法，你可以根據(jù)具體應(yīng)用對(duì)安全的要求級(jí)別采用不同的方式。對(duì)于安全級(jí)別要求不高的應(yīng)用，可以采用在Web服務(wù)器上使用基本認(rèn)證、使用Axis的Handler或者使用Servlet過濾器來實(shí)現(xiàn)訪問控制；對(duì)于安全要求高的應(yīng)用，可以采用本篇介紹開發(fā)的"axis下實(shí)現(xiàn)WS-Security的通用應(yīng)用框架"來實(shí)現(xiàn)安全性。