CAS认证原理分析(1)

一 配置实例

应用场景： cas 服务部署在192.168.7.115 ，是一个web 应用，访问地址为：https://cas.mycompany.com:8443/cas/ 。web1应用位于192.168.7.90 ，访问地址为：http://192.168.7.90:8081/web1 ,web2 应用位于192.168.7.90 ，访问地址为：http://192.168.7.90:8082/web2 。web1 和web2 通过cas 服务实现SSO 功能。浏览器位于本地localhost 。
cas 服务器： 192.168.7.115 启动8443 端口，需配置证书
web1 : 192.168.7.90hosts配置： 192.168.7.115 cas.mycompany.com web.xml里的配置： <context-param> <param-name>casServerUrlPrefix</param-name> <param-value>https://cas.mycompany.com:8443/cas/</param-value> </context-param> <context-param> <param-name>serverName</param-name> <param-value>192.168.7.90:8081</param-value> </context-param> <filter> <filter-name>CAS Authentication Filter</filter-name><filter-class>org.jasig.cas.client.authentication.AuthenticationFilter</filter-class> <init-param> <param-name>casServerLoginUrl</param-name> <param-value>https://cas.mycompany.com:8443/cas/login</param-value> </init-param> </filter> <filter> <filter-name>CAS Validation Filter</filter-name> <filter-class>org.jasig.cas.client.validation.Cas20ProxyReceivingTicketValidationFilter</filter-class> </filter> <filter-mapping> <filter-name>CAS Authentication Filter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping> <filter-mapping> <filter-name>CAS Validation Filter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping>
JDK启动参数需加上( 验证CAS 服务器证书的需要) ： -Djavax.net.ssl.trustStore=/home/yz/web1/conf/cas-client-trust-cert.jks -Djavax.net.ssl.trustStorePassword=casclient!@#
web2 : 192.168.7.90hosts配置： 192.168.7.115 cas.mycompany.comweb.xml里的配置： 同web1 里web.xml 的配置，只是serverName 属性的值变成了192.168.7.90:8082
JDK 启动参数需加上( 验证CAS 服务器证书的需要) ： -Djavax.net.ssl.trustStore=/home/yz/web2/conf/cas-client-trust-cert.jks -Djavax.net.ssl.trustStorePassword=casclient!@#
本地 ：hosts 配置： 192.168.7.115 cas.mycompany.com
注：1 casServerLoginUrl 参数的值是cas 服务器login 接口的值。web 应用里的cas client 在认证的时候会redirect 到 cas 服务器，redirect 的url 就是casServerLoginUrl ，因为是redirect ，所以浏览器所在机器要配置cas 服务器的域名。2 casServerUrlPrefix 参数的值是cas 服务的访问地址。cas client 验证ticket 的时候，要访问cas 服务的/serviceValidate 接口，使用的url 就是${ casServerUrlPrefix }serviceValidate ，因为客户web 应用要验证cas 的证书，所以证书cn 字段的值必须和casServerUrlPrefix 里设置的cas 服务器的域名保持一致，并且在web 应用的服务器上配置cas 服务的访问域名。2 serverName 参数，cas client 会用来生成service 参数，并且cas 服务器在认证通过、ticket 验证通过后，会redirect到web 应用，redirect 的url 就是service 参数的值。serverName 参数可以是IP ，也可以是域名，只要保证浏览器能访问到即可。

二 CAS 简单介绍

CAS 官方网站： http://www.jasig.org/casCAS 的主要文档：http://www.ja-sig.org/wiki/display/CASUM/Homehttp://www.jasig.org/cas/cas1-architecturehttp://www.jasig.org/cas/cas2-architecturehttp://www.jasig.org/cas/protocol/http://www.ja-sig.org/wiki/display/CASUM/Demo

CAS 官方网站上的介绍图
主要原理：用户第一次访问一个CAS 服务的客户web 应用时（访问URL ：http://192.168.7.90:8081/web1 ），部署在客户web应用的cas AuthenticationFilter ，会截获此请求，生成service 参数，然后redirect 到CAS 服务的login 接口，url为https://cas:8443/cas/login?service=http%3A%2F%2F192.168.7.90%3A8081%2Fweb1%2F ，认证成功后，CAS 服务器会生成认证cookie ，写入浏览器，同时将cookie 缓存到服务器本地，CAS 服务器还会根据service 参数生成ticket,ticket 会保存到服务器，也会加在url 后面，然后将请求redirect 回客户web 应用，url 为http://192.168.7.90:8081/web1/?ticket=ST-5-Sx6eyvj7cPPCfn0pMZuMwnbMvxpCBcNAIi6-20 。这时客户端的AuthenticationFilter 看到ticket 参数后，会跳过，由其后面的TicketValidationFilter 处理，TicketValidationFilter 会利用httpclient 工具访问cas 服务的/serviceValidate 接口, 将ticket、service 都传到此接口，由此接口验证ticket 的有效性，TicketValidationFilter 如果得到验证成功的消息，就会把用户信息写入web 应用的session 里。至此为止，SSO 会话就建立起来了，以后用户在同一浏览器里访问此web 应用时，AuthenticationFilter 会在session 里读取到用户信息，所以就不会去CAS 认证，如果在此浏览器里访问别的web 应用时，AuthenticationFilter 在session 里读取不到用户信息，会去CAS 的login 接口认证，但这时CAS 会读取到浏览器传来的cookie ，所以CAS 不会要求用户去登录页面登录，只是会根据service 参数生成一个ticket ，然后再和web 应用做一个验证ticket的交互而已。

二 CAS 客户端 Filter 的处理逻辑

1 AuthenticationFilter if(url 中无ticket 参数 && session 中没有TicketValidationFilter 置的assertion 对象){ response.sendRedirect(cas 服务器的/login 接口);// 生成service 参数，添加到url 后面 } else{ 不做处理 }
2 TicketValidationFilter if(url 中有ticket 参数){ 通过httpclient 工具访问cas 服务器的/serviceValidate 接口验证ticket 的有效性，验证失败，显示错误页面，验证成功，则生成标识用户身份的assertion 对象，放入session 。 } else{ 不做处理 }
注：1 AuthenticationFilter 在前，TicketValidationFilter 在后。2 AuthenticationFilter ： 1 ）url 中无ticket 参数，且session 中没有TicketValidationFilter 置的assertion 对象，这种情况说明用户还没有认证，AuthenticationFilter 会去做认证处理； 2 ）url 中无ticket 参数，且session 中有TicketValidationFilter 置的assertion 对象，这种情况说明用户已经认证成功，AuthenticationFilter 不做处理； 3 ）url 中有ticket 参数，这种情况说明用户已经认证成功，但还需要经TicketValidationFilter 去验证ticket,AuthenticationFilter不做处理。3 TicketValidationFilter ：只有客户端调用cas 服务器的/login 接口, 并成功认证，redirect 回客户端时，url 里才带有ticket 参数，在这种情况下，TicketValidationFilter 才做处理。

三 CAS 服务端的处理逻辑

CAS 服务端总共对外暴露了7 个接口，客户端通过访问这7 个接口与服务端交互，这7 个接口为：/login 、/logout 、/validate、/serviceValidate 、/proxy 、/proxyValidate 、/CentralAuthenticationService 。/login 是认证接口，/logout 是退出接口，负责销毁认证cookie,/validate 、/serviceValidate 是验证ticket 用的接口，其中/validate 是CAS1.0 定义的，/serviceValidate是CAS2.0 定义的，其中/serviceValidate 返回xml 格式的数据，/proxy 、/proxyValidate 是支持代理认证功能的接口，/CentralAuthenticationService 接口用于和远程的web services 交互。对于一般web 应用的单点登录来讲，/login、/logout 、/serviceValidate 这3 个接口已经可以满足要求 。CAS 协议中已经对这些接口做了定义，链接为：http://www.jasig.org/cas/protocol 。下面是我对CAS 各个接口实现的的详细说明。
/login:登录流程这部分要考虑到不同种类用户凭证的获取方案，以及客户应用传来的service 、gateway 、renew 参数的不同取值组合，CAS 为了实现流程的高度可配置性，采用了Spring Web Flow 技术。通过阅读CAS 发布包里的login-webflow.xml 、cas-servlet.xml 、applicationContext.xml 这3 个文件，我找出 了登录有关的所有组件，并画出了它的处理流程图。



CAS 默认的登录处理流程


第一次访问Web 应用的流程走向


已经登录web1 后，访问web1 的资源（web1 没有启动session ），或访问web2 的资源
注：1 ： InitialFlowSetupAction: 是流程的入口。用 request.getContextPath() 的值来设置 cookie 的 Path 值， Cookie 的 path 值是在配置文件里定义的，但这个 Action 负责将 request.getContextPath() 的值设置为 Cookie 的 path 值，这是在 cas 部署环境改变的情况下，灵活地设置 cookie path 的方式；把 cookie 的值以及 service 参数的值放入 requestContext 的 flowscope 里。2 ： GenerateServiceTicketAction 此 Action 负责根据 service 、 GTC cookie 值生成 ServiceTicket 对象， ServiceTicket 的 ID就是返回给客户应用的 ticket 参数，如果成功创建 ServiceTicket ，则转发到 WarnAction ，如果创建失败，且 gateway 参数为true ，则直接 redirect 到客户应用， 否则则需要重新认证。3 ： viewLoginForm 这是登录页面， CAS 在此收集用户凭证。 CAS 提供的默认实现是 /WEB-INF/view/jsp/simple/ui/casLoginView.jsp 。4 ： bindAndValidate 对应 AuthenticationViaFormAction 的 doBind 方法，该方法负责搜集登录页面上用户录入的凭证信息（用户名、密码等），然后把这些信息封装到 CAS 内部的 Credentials 对象中。用户在 casLoginView.jsp 页面上点击提交后，会触发此方法。5:submit 对应 AuthenticationViaFormAction 的 submit 方法 , 如果 doBind 方法成功执行完， 则触发 submit 方法，此方法负责调用 centralAuthenticationService 的 grantServiceTicket 方法，完成认证工作，如果认证成功，则生成TicketGrantingTicket 对象，放在缓存里， TicketGrantingTicket 的 ID 就是 TGC Cookie 的 value 值。6 ： warn CAS 提供了一个功能：用户在一个 web 应用中跳到另一个 web 应用时， CAS 可以跳转到一个提示页面，该页面提示用户要离开一个应用进入另一个应用，可以让用户自己选择。用户在登录页面 viewLoginForm 上选中了 id=”warn” 的复选框，才能开启这个功能。WarnAction 就检查用户有没有开启这个功能，如果开启了，则转发到showWarnView, 如果没开启，则直接redirect 到客户应用。7 ：SendTicketGrantingTicketAction 此Action 负责为response 生成TGC Cookie ，cookie 的值就是AuthenticationViaFormAction 的 submit 方法生成的 TicketGrantingTicket 对象的 ID 。8 ： viewGenerateLoginSuccess 这是 CAS 的认证成功页面。

/logout: （ 对应实现类 org.jasig.cas.web.LogoutController ） 处理逻辑： 1) removeCookie 2) 在服务端删除TicketGrantingTicket 对象（此对象封装了cookie 的value 值） 3 ）redirect 到退出页面，有2 种选择： if(LogoutController 的followServiceRedirects 属性为true 值，且url 里的service 参数非空){ redirect 到 sevice 参数标识的url } else{ redirect 到内置的casLogoutView （cas/WEB-INF/view/jsp/default/ui/casLogoutView.jsp ），如果url 里有url 参数，则此url 参数标识的链接会显示在casLogoutView 页面上。 }/serviceValidate: （对应实现类 org.jasig.cas.web.ServiceValidateController ） 处理逻辑： 如果service 参数为空或ticket 参数为空，则转发到failureView （/WEB-INF/view/jsp/default/protocol/2.0/casServiceValidationFailure.jsp ） 验证ticket 。以ticket 为参数，去缓存里找ServiceTicketImpl 对象，如果能找到，且没有过期，且ServiceTicketImpl 对象对应的service 属性和service 参数对应，则验证通过，验证通过后，请求转发至casServiceSuccessView （cas/WEB-INF/view/jsp/default/protocol/2.0/casServiceValidationSuccess.jsp ），验证不通过，则转发到failureView 。

四 认证相关的概念及流程

概念

Credentials 用户提供的用于登录用的凭据信息，如用户名/ 密码、证书、IP 地址、Cookie 值等。比如 UsernamePasswordCredentials ，封装的是用户名和密码。CAS 进行认证的第一步，就是把从UI 或request 对象里取到的用户凭据封装成Credentials 对象，然后交给认证管理器去认证。

AuthenticationHandler 认证Handler, 每种AuthenticationHandler 只能处理一种Credentials ，如AbstractUsernamePasswordAuthenticationHandler 只负责处理 U sernamePasswordCredentials 。

Principal 封装用户标识，比如 SimplePrincipal, 只是封装了用户名。认证成功后， credentialsToPrincipalResolvers 负责由 Credentials 生成 Principal 对象。

CredentialsToPrincipalResolvers 负责由 Credentials 生成 Principal 对象，每种 CredentialsToPrincipalResolvers 只处理 一种Credentials ，比如 UsernamePasswordCredentialsToPrincipalResolver 负责从 U sernamePasswordCredentials中取出用户名，然后将其赋给生成的 SimplePrincipal 的 ID 属性。

AuthenticationMetaDataPopulators 负责将 Credentials 的一些属性赋值给 Authentication 的 attributes 属性。

Authentication Authentication是认证管理器的最终处理结果， Authentication 封装了 Principal ，认证时间，及其他一些属性（可能来自 Credentials ）。

AuthenticationManager 认证管理器得到 Credentials 对象后，负责调度AuthenticationHandler 去完成认证工作，最后返回的结果是 Authentication 对象。

CentralAuthenticationService CAS 的服务类，对 Web 层提供了一些方法。该类还负责调用 AuthenticationManager 完成认证逻辑。

序列图

CAS 认证处理序列图

类图

CAS 认证类图