WCF安全系列（二） - netTCPBinding绑定之Transport安全模式

一、 netTCPBinding. 1
1、 安全模式 – None. 2
2、 安全模式 - Transport. 4
2.1. 客户端验证：Windows. 4
2.2. 客户端验证：None. 5
2.2.1. 获得和安装证书... 6
2.2.2. 服务端代码... 6
2.2.3. 客户端代码... 6
2.2.4. 测试... 7
2.3. 客户端验证：Certificate. 8
2.3.1. 获得和安装证书... 9
2.3.2. 服务端代码... 9
2.3.3. 客户端代码... 9
2.3.4. 测试... 10
2.3.5. 证书映射到windows用户... 10

一、 netTCPBinding

此绑定使用TCP传输协议，不具交互性，只适用于 WCF 到 WCF 的通信。
此绑定的传输安全性的实现：
l 安全模式Message
这种模式WCF中都一样，都是使用WS-*通过对SOAP消息本身进行加密、签名等等的处理来保证安全性。Message模式不依赖于传输协议。服务端需要指定服务端证书，用来加密服务端和客户端相互传送的消息。
l Transport – 客户端windows验证
使用windows security保证消息的安全，使用windows credential进行身份验证。
这种方式不需要服务端证书。
至于windows security的实现安全的原理我还不明白，这部分尚待了解。
l Transport – 客户端其他验证方式
使用TLS over TCP实现传输安全性，需要服务端证书。
一般大家对SSL比较熟悉，对TLS可能要陌生些，其实可以说TLS协议可以看作跟SSL协议后续版本。1994年，netscape为了在internet上进行安全的数据传输，开发了的SSL协议，后来标准化组织把SSL标准化了，稍作修改改名叫TLS，在一般的使用意义上，这两个协议差别不大，就是在保证消息完整性的散列算法上使用了不同的算法。
TLS over TCP 直接建立在TCP协议上，通过传输层TCP协议实现安全性。

netTCPBinding绑定是直接使用TCP协议，不走HTTP，所以不能使用IIS宿主。这部分的测试实例采用自宿主的服务端console应用，基于代码的方式。

测试环境
l 服务端：
服务器名：win2008
操作系统：Windows server 2008
开发环境：visual studio 2008
运行环境：.net framework 3.5
Web服务器： IIS 7.0
浏览器：IE 7.0
l 客户端：
服务端机器同时充当测试客户端机器，同时准备了一台win2003的机器做测试客户端：
计算机名：win2003base2
操作系统：Windows server 2003
运行环境：.net framework 3.5
浏览器：IE 7.0

共用测试WCF服务类
所有测试都是用同样的服务端contract和实现这个contract的service：

[ServiceContract(Namespace = "http://chnking.com")]
public interface IGetIdentity
{
[OperationContract]
string Get(string ClientIdentity);
}
public class GetIdentity : IGetIdentity
{
public string Get(string ClientIdentity)
{
return ("服务端Identity 是'" + ServiceSecurityContext.Current. PrimaryIdentity.Name +
"'/n/r客户端Identity是 '" + ClientIdentity + "'");
}
}

代码很简单，一个contract提供了一个Get方法，接收一个string参数，返回一个string参数。在后面的测试中，客户端把客户端安全上下文的Identity发送到服务端，服务端返回服务端安全上下文的Identity给客户端。

1、 安全模式 – None

这部分的测试代码：NetTcpBinding_None.rar
netTCPBinding绑定默认的安全模式是Transport，提供传输层的安全性，但是也提供None安全模式的选择，None安全模式不提供任何安全性和身份验证。
这种方式的安全性：

完整性	不提供
保密性	不提供
服务端身份身份验证	不提供
客户端身份验证	无，并忽略客户端验证的其他方式设置，固定为None

本例采用全代码方式，不使用配置文件。
服务端代码：

internal static void Main()
{
NetTcpBinding myBinding = new NetTcpBinding();
myBinding.Security.Mode = SecurityMode.None;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.None;
Uri baseAddress = new Uri("net.tcp://localhost:8056/WCFService/");
myServiceHost = new ServiceHost(typeof(GetIdentity), baseAddress);
ServiceEndpoint myServiceEndpoint = myServiceHost.AddServiceEndpoint
(typeof(IGetIdentity), myBinding, "GetIdentity");
ServiceMetadataBehavior behavior = new ServiceMetadataBehavior();
behavior.HttpGetEnabled = true;
behavior.HttpGetUrl = new Uri("http://localhost:8057/mex");
myServiceHost.Description.Behaviors.Add(behavior);
myServiceHost.Open();
Console.WriteLine("Service started!");
Console.ReadLine();
myServiceHost.Close();
}

客户端代码：

static void Main(string[] args)
{
NetTcpBinding myBinding = new NetTcpBinding();
myBinding.Security.Mode = SecurityMode.None;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.None;

EndpointAddress ea = new EndpointAddress("net.tcp://localhost:8056/WCFService/GetIdentity");

GetIdentityClient gc = new GetIdentityClient(myBinding, ea);

//为使用TcpTrace跟踪消息设置的TcpTrace监听端口
ClientViaBehavior myClientViaBehavior = new ClientViaBehavior
(new Uri("net.tcp://localhost:8055/WCFService/GetIdentity"));
gc.Endpoint.Behaviors.Add(myClientViaBehavior);

//执行代理类Get方法
string result = gc.Get(WindowsIdentity.GetCurrent().Name);
Console.WriteLine(result);
Console.ReadLine();
}

客户端设置了ClientVia的Vehavior，设置8055为监听端口，8056为实际端口，同时运行TcpTrace来跟踪通讯数据，客户端运行结果：



TCPTrace工具抓客户端和服务端的通讯数据：



从TcpTrace的截获的通讯数据可以看出：
l netTCPBinding绑定采用binary编码。
l netTCPBinding的None安全模式不对消息加密，从截获的数据可以看到返回的消息中文本部分是明文。

2、 安全模式 - Transport

2.1. 客户端验证：Windows

这部分的测试代码： NetTcpBinding_Transport_Windows.rar
netTCPBinding绑定的Transport安全模式，提供传输层的安全性，客户端Windows验证，此时将采用windows security在传输层来保证消息的安全性。
这种方式的安全性：

完整性	由windows security提供
保密性	由windows security提供
服务端身份身份验证	Windows集成验证
客户端身份验证	客户端Windows credential通过Windows继承验证客户端身份

本例采用全代码方式，不使用配置文件。代码部分是在前面None安全模式代码基础上在服务端和客户端的代码中将安全模式改为Transport，客户端验证方式改为Windows即可。

myBinding.Security.Mode = SecurityMode.Transport;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.Windows;

客户端运行结果：



TCPTrace工具抓客户端和服务端的通讯数据：



从TcpTrace的截获的通讯数据可以看出：
l netTCPBinding绑定式采用binary编码。
l netTCPBinding的Transport安全模式对消息加密，从截获的数据可以看到返回的消息中也看不到明文。

2.2. 客户端验证：None

这部分的测试代码： NetTcpBinding_Transport_None.rar
netTCPBinding绑定的Transport安全模式，客户端None验证，此时将采用TLS协议在传输层来保证消息的安全性。
这种方式的安全性：

完整性	由TLS提供
保密性	由TLS提供
服务端身份身份验证	服务端证书提供
客户端身份验证	没有

2.2.1. 获得和安装证书

TLS跟SSL一样，需要设置服务端证书。
这里用Makecert.exe工具生成证书，使用下面的命令：

makecert -sr localmachine -ss My -n CN=win2008 -sky exchange -pe -r

这是服务端证书，win2008是服务端的机器名。
如果做过前面BasicHttpBinding的测试，这个服务端证书就应该已经有了。

2.2.2. 服务端代码

internal static ServiceHost myServiceHost = null;
internal static void Main()
{
NetTcpBinding myBinding = new NetTcpBinding();
myBinding.Security.Mode = SecurityMode.Transport;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.None;
Uri baseAddress = new Uri("net.tcp://win2008:8056/WCFService/");
myServiceHost = new ServiceHost(typeof(GetIdentity), baseAddress);
ServiceEndpoint myServiceEndpoint = myServiceHost.AddServiceEndpoint
(typeof(IGetIdentity), myBinding, "GetIdentity");
//设置服务端证书
myServiceHost.Credentials.ServiceCertificate.SetCertificate("CN=win2008");
ServiceMetadataBehavior behavior = new ServiceMetadataBehavior();
behavior.HttpGetEnabled = true;
behavior.HttpGetUrl = new Uri("http://win2008:8057/mex");
myServiceHost.Description.Behaviors.Add(behavior);
myServiceHost.Open();
Console.WriteLine("Service started!");
Console.ReadLine();
myServiceHost.Close();
}

2.2.3. 客户端代码

static void Main(string[] args)
{
NetTcpBinding myBinding = new NetTcpBinding();
myBinding.Security.Mode = SecurityMode.Transport;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.Certificate;
EndpointAddress ea = new EndpointAddress("net.tcp://win2008:8056/WCFService/GetIdentity");
GetIdentityClient gc = new GetIdentityClient(myBinding, ea);
//设置不验证服务端证书有效性
gc.ClientCredentials.ServiceCertificate.Authentication.CertificateValidationMode =
System.ServiceModel.Security.X509CertificateValidationMode.None;
//为使用TcpTrace跟踪消息设置的TcpTrace监听端口
ClientViaBehavior myClientViaBehavior = new ClientViaBehavior
(new Uri("net.tcp://win2008:8055/WCFService/GetIdentity"));
gc.Endpoint.Behaviors.Add(myClientViaBehavior);
//执行代理类Get方法
string result = gc.Get(WindowsIdentity.GetCurrent().Name);
Console.WriteLine(result);
Console.ReadLine();
}

2.2.4. 测试

客户端运行结果：



TCPTrace工具抓客户端和服务端的通讯数据：



从TcpTrace的截获的通讯数据可以看出：
l netTCPBinding绑定式采用binary编码。
l netTCPBinding的Transport安全模式对消息加密，从截获的数据可以看到返回的消息中也看不到明文。

2.3. 客户端验证：Certificate

这部分的测试代码： NetTcpBinding_Transport_Certificate.rar
netTCPBinding绑定的Transport安全模式，客户端Certificate验证，此时将采用TLS协议在传输层来保证消息的安全性。
这种方式的安全性：

完整性	由TLS提供
保密性	由TLS提供
服务端身份身份验证	服务端证书提供
客户端身份验证	客户端证书提供

2.3.1. 获得和安装证书

TLS跟SSL一样，需要设置服务端证书。
同时客户端验证设置为Certificate，就需要提供客户端证书以验证客户端身份。
所有这里需要在服务端和客户端分别安装证书。

这里用Makecert.exe工具生成证书，使用下面的命令：

makecert -sr localmachine -ss My -n CN=win2008 -sky exchange -pe -r

这是服务端证书，win2008是服务端的机器名。
如果做过前面BasicHttpBinding的测试，这个服务端证书就应该已经有了。

makecert -sr currentuser -ss My -n CN=TestClient -sky exchange -pe -r

这是客户端证书。

2.3.2. 服务端代码

internal static ServiceHost myServiceHost = null;
internal static void Main()
{
NetTcpBinding myBinding = new NetTcpBinding();
myBinding.Security.Mode = SecurityMode.Transport;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.Certificate;
Uri baseAddress = new Uri("net.tcp://win2008:8056/WCFService/");
myServiceHost = new ServiceHost(typeof(GetIdentity), baseAddress);
ServiceEndpoint myServiceEndpoint = myServiceHost.AddServiceEndpoint
(typeof(IGetIdentity), myBinding, "GetIdentity");
//设置服务端证书
myServiceHost.Credentials.ServiceCertificate.SetCertificate("CN=win2008");
//设置不验证客户端证书的有效性
myServiceHost.Credentials.ClientCertificate.Authentication.CertificateValidationMode =
System.ServiceModel.Security.X509CertificateValidationMode.None;
ServiceMetadataBehavior behavior = new ServiceMetadataBehavior();
behavior.HttpGetEnabled = true;
behavior.HttpGetUrl = new Uri("http://win2008:8057/mex");
myServiceHost.Description.Behaviors.Add(behavior);
myServiceHost.Open();
Console.WriteLine("Service started!");
Console.ReadLine();
myServiceHost.Close();
}

2.3.3. 客户端代码

static void Main(string[] args)
{
NetTcpBinding myBinding = new NetTcpBinding();
myBinding.Security.Mode = SecurityMode.Transport;
myBinding.Security.Transport.ClientCredentialType = TcpClientCredentialType.Certificate;
EndpointAddress ea = new EndpointAddress("net.tcp://win2008:8056/WCFService/GetIdentity");
GetIdentityClient gc = new GetIdentityClient(myBinding, ea);
//设置客户端证书
gc.ClientCredentials.ClientCertificate.SetCertificate("CN=TestClient",
StoreLocation.CurrentUser, StoreName.My);
//设置不验证服务端证书有效性
gc.ClientCredentials.ServiceCertificate.Authentication.CertificateValidationMode =
System.ServiceModel.Security.X509CertificateValidationMode.None;
//为使用TcpTrace跟踪消息设置的TcpTrace监听端口
ClientViaBehavior myClientViaBehavior = new ClientViaBehavior
(new Uri("net.tcp://win2008:8055/WCFService/GetIdentity"));
gc.Endpoint.Behaviors.Add(myClientViaBehavior);
//执行代理类Get方法
string result = gc.Get(WindowsIdentity.GetCurrent().Name);
Console.WriteLine(result);
Console.ReadLine();
}

2.3.4. 测试

由于客户端是Certificate身份验证，到了服务端 ServiceSecurityContext.Current.WindowsIdentity.Name获得的是证书的subject name和证书指纹。

2.3.5. 证书映射到windows用户

有时需要把客户端证书映射为服务端的windows用户，这样可以使用windows权限控制客户端在服务端的权限。
在本例的情况，可以设置客户端证书跟服务端windows用户的映射，首先在服务端的代码或配置文件中设置允许客户端证书到服务端windows用户的映射。
代码中将客户端验证MapClientCertificateToWindowsAccount设为True：

myServiceHost.Credentials.ClientCertificate.Authentication.MapClientCertificateToWindowsAccount = true;

配置文件中将服务端Behavior的客户端证书验证MapClientCertificateToWindowsAccount设为True：

<serviceBehaviors>
<behavior>
<serviceCredentials>
<clientCertificate>
<authentication certificateValidationMode="None" mapClientCertificateToWindowsAccount="True" />
</clientCertificate>
</serviceCredentials>
</behavior>
</serviceBehaviors>

然后根据不同的服务端不同的宿主分别设置映射，分两种情况：
l 宿主为IIS 7.0
在IIS中设置客户端证书到windows用户的映射，可以一对一的映射，也可以多对一的映射，具体参考文章：IIS 7 Walkthrough: One to One Client Certificate Mapping Configuration
l 宿主为console应用或服务
这是直接在操作系统上把客户端的证书与windows用户作映射，这必须是要在安装了Active Directory的服务器上做。