WCF分布式安全开发实践(11):消息安全模式之Certificate身份验证:Message_Certificate_WSHttpBinding

Posted on 2009-08-27 00:09 Frank Xu Lei 阅读(1399) 评论(1)  编辑 收藏 网摘 所属分类: WCF分布式安全开发实践, SOA and EAI



   今天继续介绍WCF分布式安全开发实践(11):消息安全模式之Certificate身份验证:Message_Certificate_WSHttpBinding 。本文介绍的内容主要是：主要是消息安全模式的证书身份验证方式，基于WSHttpBinding绑定协议的实现过程。主要内容：基本概念，然后是制作证书、服务端配置、客户端配置、总结。这里应该和Transport传输安全模式之证书身份验证对应，但是消息安全模式这里不使用https。安全基于TLS，传输层安全连接。 
【0】消息安全模式之证书客户端身份验证:
       消息安全模式之证书身份验证需要服务器需要一个有效的可用于TLS 加密和向客户端验证服务身份的 X.509 证书，并且客户端必须信任此服务器证书。而客户端同样要提供一个有效的证书，来证明自己的身份。 这里使用http协议。建议安全上下文以后，使用共享安全上下文对SOAP消息进行加密和签名。使用证书对客户端和服务进行身份验证。也就是客户端提供有效证书才可以访问此服务。

1.身份验证（服务器）:提供证书，（使用 HTTP）用于初始会话协商和证明服务身份。
2.身份验证（客户端）:客户端证书进行身份验证

   WCF消息安全模式之证书身份验证的架构如下：


    
    客户端建立TLS安全上下文以后，会使用商定的密码对消息签名，客户端使用证书加密数据，服务端使用证书解密数据，保证数据的安全和机密性，消息签名放置被篡改。
   这里客户端提供的是有效的证书，服务器端进行验证。
   下面是制作证书的过程，和传输安全模式的过程一样，这里直接使用相同证书制作工具，新启用端口8001。
【1】制作证书：
（1）使用makecert 工具：Microsoft Visual Studio 2008-->Visual Studio Tools-->Visual Studio 2008 命令提示行。
输入：makecert -sr localmachine -ss My -n CN=WCFServerPK -sky exchange -pe -r

输入：makecert -sr localmachine -ss My -n CN=WCFClientPK -sky exchange -pe -r。
-这里制作了连个证书，主要只使用一个WCFServerPK，可以到出密钥文件pfx，后续我们要导入到其他存储区，设置为信任的证书。WCFClientPK -是为以后文章准备的，也是可以设置为信任的证书。
 （2） 打开浏览器---->Internet 选项----->内容----->证书----->个人，默认是保存到当前用户CurrentUser，你会看到刚才制作的证书。这个可以查看部分证书，但是功能有限。我们还是使用控制台证书管理工具。

 （3）使用MMC建立证书控制单元查看证书的信息：
  开始--运行--MMC--控制台--添加删除单元--证书--当前用户和计算机各添加一个。能查看和管理CurrentUser和LocalMachine的证书。如图：



（4）导入证书到信任的人和信任的CA机构里。步骤如下：
    1.导出证书文件，带密钥的pfx文件。使用mmc，保存到桌面位置（方便查找）。这里记住你制作证书的密码。要使用。
    2.导入证书到信任的人。使用任务-导入向导--选择证书文件，导入即可。
    3.导入证书到信任的机构，使用任务-导入向导--选择证书文件，导入即可。这个证书就被信任了。
【3】服务端配置：
   服务器证书配置完成以后，我们来配置服务端相关的文件，这里简单。也可以使用代码来完成。
    （1）服务类定义：
    重复使用以前定义的服务类代码。 这里服务类就一个方法就是更具用户的name来打印调用时间，代码如下：

 //1.服务契约
    [ServiceContract(Namespace = "http://www.cnblogs.com/frank_xl/")]
    public interface IWCFService
    {
        //操作契约
        [OperationContract]
        string SayHello(string name);

    }
    //2.服务类，继承接口。实现服务契约定义的操作
    public class WCFService : IWCFService
    {
        //实现接口定义的方法
        public string SayHello(string name)
        {
            Console.WriteLine("Hello! {0},Calling at {1} 

", name,DateTime.Now.ToLongTimeString());
            return "Hello! " + name;
        }
    }
    （2）消息安全模式配置：
       使用消息安全模式，采用客户端证书身份验证策略，Message安全模式下的证书验证方式配置信息如下：

    <wsHttpBinding>
      <binding name="BindingConfigration">
        <security mode="Message">
          <transport clientCredentialType="None"/>
          <message clientCredentialType="Certificate" negotiateServiceCredential="true" establishSecurityContext="true"/>
        </security>
      </binding>
    </wsHttpBinding>
   这里允许启用安全协商和建立安全上下文。这个配置要应用到服务的终结点配置上。才会生效。
    （3）证书使用：
    服务器端证书主要是在建立TLS连接会话的时候，证明服务端的身份合法性。
    在服务行为节点属性里配置使用证书WCFServerPK，其它设置采用默认方式。这里和WCF分布式安全开发实践(7):消息安全模式之匿名客户端:Message_None_WSHttpBinding 配置一样，具体代码如下：

behaviors>
      <serviceBehaviors>
        <behavior name="WCFService.WCFServiceBehavior">
          <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
          <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" />
          <serviceCredentials>
              <serviceCertificate  storeName="My"  x509FindType="FindBySubjectName" findValue="WCFServerPK" storeLocation="LocalMachine"/>
          </serviceCredentials>
        </behavior>
      </serviceBehaviors>
    </behaviors>
    <bindings>
    这里指定了服务端证书的查找位置和查找条件，我们证书存储在LocalMachine 个人区域。使用标题进行查找。如果相同标题，需要制定唯一的查找条件。保证查找证书的唯一性。否则会出异常。
   （4）这里我们不需要使用Https传输协议，直接使用http协议即可，服务终结点的配置信息如下：
    <services>
      <service behaviorConfiguration="WCFService.WCFServiceBehavior" name="WCFService.WCFService" >
        <endpoint 
          address="WCFService" 
          binding="wsHttpBinding" 
          bindingConfiguration="BindingConfigration"
          contract="WCFService.IWCFService">
        </endpoint>
        <endpoint address="mex" binding="mexHttpBinding" contract="IMetadataExchange" />
        <host>
          <baseAddresses>
            <add baseAddress="http://localhost:8001/"/>
          </baseAddresses>
        </host>
      </service>
    </services>
   我们的服务元数据终结点使用基地址：http://localhost:8001/。
【4】客户端配置：
    这个过程和之前的传输安全模式下，参考WCF分布式安全开发实践(5):传输安全模式之Certificate身份验证:Transport_Certificate_WSHttpBinding ， 添加服务的过程一样。直接引用。
    （1）引用元数据：
    因为服务的元数据交换节点启用了Http协议，我们在客户端项目添加元数据地址http://localhost:8001/mex查找服务信息的时候，界面如下：


    
   继续就会添加完毕服务引用。过程和普通的添加服务元数据引用一样，会产生客户端相关代码文件。输入命名空间，现在我们点击Ok。等待完成即可。  
    （2）配置文件：
    客户端配置文件使用默认设置，主要是安全模式的设置要如下，与服务端匹配。使用证书验证方式。
bindings>
            <wsHttpBinding>
                <binding name="WSHttpBinding_IWCFService">
                    <security mode="Message">
                        <transport clientCredentialType="None" proxyCredentialType="None"
                            realm="" />
                        <message clientCredentialType="Certificate" negotiateServiceCredential="true"
                            algorithmSuite="Default" establishSecurityContext="true" />
                    </security>
                </binding>
            </wsHttpBinding>
        </bindings>
    （3）客户端证书：
        这里我们要在配置文件里提供客户端的证书，也可以采用代码方式提供客户端证书。配置文件的方式比较简单。
直接在endpointBehaviors里设置以后，应用到终结点行为配置上就可以了。代码如下：
      <behaviors>
        <endpointBehaviors>
          <behavior name="endpointBehavior">
            <clientCredentials>
              <clientCertificate storeName="My"
                                 x509FindType="FindBySubjectName"
                                 findValue="WCFClientPK"
                                 storeLocation="CurrentUser"/>
            </clientCredentials>
          </behavior>
        </endpointBehaviors>
      </behaviors>
    （4）测试代码：
      等待代码生成结束，我们这里就直接生成客户端代理类的实例来调用服务进行测试。这里客户端在调用服务以前，必须信任证书，这里我们使用了一段通用的代码，来建立TLS使用。这里会信任服务器的证书。代码如下：
 public static class Util
    {
        /// <summary>
        /// Sets the cert policy.
        /// </summary>
        public static void SetCertificatePolicy()
        {
            ServicePointManager.ServerCertificateValidationCallback
                       += RemoteCertificateValidate;
        }

        /// <summary>
        /// Remotes the certificate validate.
        /// </summary>
        private static bool RemoteCertificateValidate(
           object sender, X509Certificate cert,
            X509Chain chain, SslPolicyErrors error)
        {
            // trust any certificate!!!
            System.Console.WriteLine("Warning, trust any certificate");
            return true;
        }
    }
   客户端测试代码很简单，我们不需要提供客户端证书了，因为配置文件里已经设置完毕。接下来就是通过客户端代理来调用WCF服务。代码如下：
       static void Main(string[] args)
        {

            try
            {
                Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
                WCFClient.ClientProxy.WCFServiceClient wcfServiceProxy = new WCFClient.ClientProxy.WCFServiceClient("WSHttpBinding_IWCFService");
                //通过代理调用SayHello服务
                string sName = "Frank Xu Lei  Message Certificate WSHttpBinding";
                string sResult = string.Empty;
                Util.SetCertificatePolicy();
                sResult = wcfServiceProxy.SayHello(sName);
                Console.WriteLine("Returned Result is {0}", sResult);
            }
            catch (Exception e)
            {
               Console.WriteLine("Exception : {0}", e.Message);
            }
            //For Debug
            Console.WriteLine("Press any key to exit");
            Console.Read();
            
        }    这里也可以使用代码来设置证书wcfServiceProxy.ClientCredentials.ClientCertificate.Certificate = new X509Certificate2("WCFClientPK.pfx", "password");WCFClientPK.pfx是导出的客户端证书的文件，包含密钥，密码为保护密码。
  （4）测试结果：
   启动宿主程序，然后启动客户端程序，客户端成功调用服务，宿主打印的消息。如图：



【5】总结
     Windows Communication Foundation (WCF) 服务和客户端。WCF安全机制都是依赖现有的安全体系和框架来完成的。这里的消息安全模式下的客户端证书身份验证，其实没有太大的变化。就是使用证书来验证客户端的有效性，合法性。
   （1）服务器需要一个证明服务器身份和有效的可用于TLS传输层安全的 X.509 证书，并且客户端必须信任此服务器证书。
   （2）客户端提交证书的方式与传输安全之证书验证方式一样，服务器端需要提供证书，但是不需要httpcfg.exe设置。
   （3）初始协商需要服务器证书来建立TLS连接，协商完毕以后，建立共享安全上下文，这里使用商定的加密算法对SOAP消息进行加密和签名。
   （4）如果你启用协商，而不把服务器证书在客户端设置信任，导入信任的办法机构，会出现SOAP安全协商失败的异常。
   （5）这里客户端调用WCF服务以前要提供提供了有效的证书，和Transport安全模式的证书验证方式类似。差别只是在于安全机制，前者使用的是HTTPS来保证通信安全，后者采用TLS。相同的地方都是在建立连接之前进行客户端证书身份验证。
   （6）参考代码： 
/Files/frank_xl/8.1.WCFServiceSecurityDemoFrankXuLei_Message_Certificate_WSHttpBinding.rar
   以上基本是消息安全之证书验证方式的实现过程。相比WCF分布式安全开发实践(5):传输安全模式之Certificate身份验证:Transport_Certificate_WSHttpBinding 。它具有了消息安全的很多优点。提供了更加灵活的安全加密策略，使得我们客户端和服务器之间可以经过多个中间件，依然能够保证消息的机密性和完整性。也就是端到端(End-to-End)的安全机制。
  这里大家试验的实验的时候，一定要设置服务端信任客户端证书。不然会出错误。
参考文章：
1.WCF分布式安全开发实践(5):传输安全模式之Certificate身份验证:Transport_Certificate_WSHttpBinding
2.WCF分布式安全开发实践(8):消息安全模式之用户名身份验证:Message_UserName_WSHttpBinding 3.http://social.microsoft.com/Forums/zh-CN/wcfzhchs/thread/e1aa7bea-90d8-41e6-b91b-7addba44f8e3
4.WSE3.0构建Web服务安全(2):非对称加密、公钥、密钥、证书、签名的区别和联系以及X.509 证书的获得和管理，具体5.http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms733098.aspx