Java Authentication and Authorization Service（JAAS）安全框架

2023年 5月 17日 147点热度 0人点赞 0条评论

JAAS安全框架

Java Authentication and Authorization Service（JAAS）是一个安全框架，用于在Java应用程序中实现用户身份验证和授权功能。JAAS有助于构建具有良好安全性的Java应用程序，可以保障数据不被未经授权的访问。

身份验证是指确定用户的身份是否是有效的。JAAS提供了一个插拔式的模型，使得开发人员可以集成多种身份验证机制，如基于口令的认证、证书认证以及生物识别认证等。

授权是指在验证用户的身份后，确定其是否有权访问特定资源。JAAS提供了一个可扩展的权限模型，通过实现自定义的权限类和访问控制上下文，可以在应用程序中对访问控制进行精细的掌控。

JAAS不仅支持标准的安全配置文件，还支持各种安全技术，包括数字证书、可信任的代码库和安全套接字层（SSL）。在Java平台上，JAAS是实现安全的首选方式之一。

Java Authentication and Authorization Service (JAAS) 是一个 Java 安全框架，它提供了一套标准的身份验证和授权服务，可以被用于保护敏感的业务数据或系统资源，以保障系统和数据的安全性。

提供的功能

JAAS 在 Java 平台上提供了一套可扩展、可定制的身份验证和授权机制，能够支持多种安全机制，包括密码验证、数字签名、加密处理等等，并且它可以通过自定义提供凭证源来满足不同的安全需求。它通常用于以下几个方面：

1. 身份验证

JAAS 可以帮助开发人员在应用程序中验证用户的身份，以确保只有被授权的用户才能访问敏感的信息或资源。

2. 授权

JAAS 可以帮助开发人员为应用程序和对应的服务配置访问控制策略，以确保服务只能被授权的用户使用，从而提高资源的安全性。

3. 拦截器

JAAS 还可链接到拦截器中，以确保只有经过授权的请求才能被处理，从而提高应用程序的整体安全性。

4. 安全插件

开发人员可以扩展 JAAS 框架，以支持自定义安全插件，满足各种不同的应用程序安全需求。

如上所述，JAAS 能够解决许多应用程序所面临的安全性问题，包括身份验证、授权、数据保护等方面的问题。开发人员可以使用 JAAS 来保护应用程序的数据和资源，并确保只有被授权的用户才能使用这些资源，从而提高整体的安全性。

模式分类

Java Authentication and Authorization Service (JAAS) 是 Java 提供的一个用于身份认证与授权的安全框架，其数据模型有以下几种模式：

模式一：应用程序专用 LoginModule 这种模式是最常用的一种 JAAS 模式。其中，每个应用程序都提供了自己的 LoginModule 实现，用于进行用户身份认证以及用户角色的授权等操作。LoginModule 接口需要实现以下两个方法：
```
public boolean login() throws LoginException;
public boolean commit() throws LoginException;
```
模式二：应用程序专用 LoginModule 与公用的身份认证服务配合使用这种模式与模式一的区别是，应用程序在进行登录认证时，不再使用自己实现的 LoginModule，而是使用一个公用的身份认证服务，比如 Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) 服务。在该模式下，应用程序与身份认证服务之间的连接可以在调用 LoginContext.login() 方法时建立，同时可以使用 JAAS 中提供的 LdapLoginModule 作为插入式 LoginModule 来进行身份认证。
模式三：可插入式身份认证模块 (Pluggable Authentication Module, PAM) JAAS 与 PAM 的交互可以通过 PAM 模块来实现。PamLoginModule 实现类是 JAAS 的插入式 LoginModule，它与 PAM 库进行交互。与模式一和模式二不同的是，在模式三中，应用程序会将用户信息传递到 PAM 模块，由 PAM 模块来进行身份认证，并通过 JAAS 的 PamLoginModule 实现类来完成 JAAS 与 PAM 之间的交互。
模式四：使用 Kerberos 进行身份认证 Kerberos 最初开发是为了构建一个安全的计算机网络系统，避免明文传输密码以及等效密码等安全问题。在 JAAS 中，可以使用 Kerberos 进行身份认证，使得应用程序可以安全地从 Kerberos 服务器中获取令牌。对于拥有大规模网络系统的企业而言，使用 Kerberos 进行身份认证是非常高效且可靠的做法。

以上四种模式均可通过 JAAS 支持的 API 来进行应用程序开发。例如，LoginContext 类负责处理用户登录信息，可以使用下列方法：

public LoginContext(String name);
public void login() throws LoginException;
public void logout() throws LoginException;
public Subject getSubject();

Java Authentication and Authorization Service（ JAAS ）是Java中用于进行用户身份验证和授权管理的框架，应用程序使用 JAAS 框架可以保证用户操作的安全性。但是在实际使用 JAAS框架的过程中，仍然可能会出现一些问题。

可能遇到的问题、原因和解决方案。

1. 未能正确配置JAAS登录模块

原因：在使用 JAAS 框架进行用户身份验证时，必须正确配置 JAAS 框架的登录模块，否则无法通过用户验证。如果没有正确配置登录模块，则会出现“无法找到登录模块”的错误或登录验证失败。

解决方案：需要确保正确配置 JAAS 登录模块，例如使用基于文件、LDAP、数据库等方式配置认证信息，并在程序中传递正确的 JAAS 配置文件。

下面是一个基于文件的 JAAS 登录模块的配置示例：

1）在 JAAS 配置文件（例如 login.config）中配置：

SampleLogin {
  com.example.SampleLoginModule required debug=true;
};

2）在程序中设置 JAAS 配置文件：

System.setProperty("java.security.auth.login.config", "path/login.config");

3）使用 JAAS 进行身份验证：

public boolean authenticate(String username, String password) throws LoginException {
  LoginContext lc = new LoginContext("SampleLogin", new UsernamePasswordCallbackHandler(username, password));
  lc.login();
  Subject subject = lc.getSubject();
  //验证成功
  return true;
}

2. 无法正确授权

原因：JAAS不仅可以进行身份验证，还可以进行授权管理。使用 JAAS 框架进行授权管理时，必须正确配置授权模块，否则无法获得正确的授权访问。

解决方案：需要确保正确配置 JAAS 授权模块，例如使用基于文件、LDAP、数据库等方式配置授权信息，并在程序中传递正确的 JAAS 配置文件。

下面是一个基于文件的 JAAS 授权模块的配置示例：

1）在 JAAS 配置文件（例如 login.config）中配置：

SampleAuthorization {
  com.example.SampleAuthorizationModule required debug=true;
};

2）在程序中设置 JAAS 配置文件：

System.setProperty("java.security.auth.login.config", "path/login.config");

3）使用 JAAS 进行授权：

public void authorize(Principal user, String permission) throws LoginException {
  LoginContext lc = new LoginContext("SampleAuthorization", new UsernamePasswordCallbackHandler(user.getName(), ""));
  lc.login();
  Subject subject = lc.getSubject();
  Set<Principal> principals = subject.getPrincipals();
  for (Principal principal : principals) {
    if (principal.getName().equals("admin") && permission.equals("accessAdminResource")) {
      System.out.println("Access granted");
      return;
    }
  }
  System.out.println("Access denied");
}

3. 配置 JAAS 时权限不足

原因：在配置 JAAS 时，可能会因为使用者不具备权限或配置不正确而无法完成 JAAS 相关操作。

解决方案：需要确保使用者对 JAAS 相关模块和配置具备足够权限，并且配置操作正确。此外，也可以考虑使用第三方的 JAAS 登录模块或授权模块，避免自己编写模块时出现问题。

推荐使用Shiro 框架代替 JAAS 框架， Shiro 框架提供了更加简便的授权和认证方式，易于掌握和使用。

4. 配置 JAAS 时 classpath 不正确

原因：在配置 JAAS 时，可能会因为类路径不正确而无法找到 JAAS 相关的类库。

解决方案：需要确保配置正确的类路径，以确保 JAAS 相关类库可以正确加载和使用。可以设置 -Djava.security.auth.login.config=path/login.config 系统变量来配置 JAAS 登录模块的路径，同时也要确保加载 JAAS 相关类库的classpath路径正确。此外，也可以使用以下代码加载 JAAS 配置文件：

ClassLoader cl = getClass().getClassLoader();
InputStream is = cl.getResourceAsStream("login.config");
LoginConfiguration lc = new LoginConfiguration(is);
Configuration.setConfiguration(lc);

依赖整合

整合Java安全框架Java Authentication and Authorization Service (JAAS)是为了实现应用程序安全性的一个重要方法。Spring Boot提供了很好的支持，可以轻松地集成JAAS机制，保证应用程序的安全性。

步骤如下：

添加依赖

在pom.xml文件中添加下面的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

配置 JAAS

在应用程序的resources目录下，新建一个jaas.config文件，并添加如下内容：

Sample {
    com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required
    useKeyTab=true
    keyTab="/etc/krb5.keytab"
    storeKey=true
    useTicketCache=false
    principal="<service-principal-name>"
    debug=true;
};

其中，Sample为JAAS的登录模块名称，krb5为Kerberos协议的登录模块。keyTab和principal为配置Kerberos协议需要的参数。

配置Spring Boot Security

在应用程序的配置文件（application.properties或application.yml）中，添加下面的配置：

spring.security.jaas.login-config=classpath:jaas.config
spring.security.jaas.enabled=true

编写并配置访问控制器

在应用程序中，配置需要访问控制的控制器类，例如：

@RestController
@RequestMapping("/report")
public class ReportController {

    @GetMapping("/view")
    @PreAuthorize("hasRole('ROLE_VIEW')")
    public String viewReport() {
        return "This is a sample report";
    }

    @GetMapping("/edit")
    @PreAuthorize("hasRole('ROLE_EDIT')")
    public String editReport() {
        return "Editing the report";
    }

}

其中，@PreAuthorize注解可以用来控制访问权限。hasRole方法可以判断用户是否有某个角色。

完整代码如下：

pom.xml

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
    </dependency>

</dependencies>

jaas.config

Sample {
    com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required
    useKeyTab=true
    keyTab="/etc/krb5.keytab"
    storeKey=true
    useTicketCache=false
    principal="<service-principal-name>"
    debug=true;
};

application.yml

spring.security.jaas.login-config=classpath:jaas.config
spring.security.jaas.enabled=true

ReportController.java

@RestController
@RequestMapping("/report")
public class ReportController {

    @GetMapping("/view")
    @PreAuthorize("hasRole('ROLE_VIEW')")
    public String viewReport() {
        return "This is a sample report";
    }

    @GetMapping("/edit")
    @PreAuthorize("hasRole('ROLE_EDIT')")
    public String editReport() {
        return "Editing the report";
    }

}

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