CAS单点登录原理

概念介绍

1. CAS介绍
   Central Authentication Service（缩写CAS）是一种针对万维网的单点登录协议。它的目的是允许一个用户访问多个应用程序，而只需提供一次凭证（如用户名和密码）。它还允许web应用程序在没有获得用户的安全凭据（如密码）的情况下对用户进行身份验证。“CAS”也指实现了该协议的软件包。
2. SSO介绍
   Single sign-on（缩写为 SSO），又译为单点登录，一种对于许多相互关连，但是又是各自独立的软件系统，提供访问控制的属性。当拥有这项属性时，当用户登录时，就可以获取所有系统的访问权限，不用对每个单一系统都逐一登录。这项功能通常是以轻型目录访问协议（LDAP）来实现，在服务器上会将用户信息存储到LDAP数据库中。相同的，单一退出（single sign-off）就是指，只需要单一的退出动作，就可以结束对于多个系统的访问权限。
3. 主要特性
   开源的、多协议的 SSO 解决方案；Protocols：Custom Protocol、CAS、 OAuth、OpenID、RESTful API、SAML1.1、SAML2.0 等。
   支持多种认证机制：Active Directory、JAAS、JDBC、LDAP、X.509 Certificates等；
   安全策略：使用票据（Ticket）来实现支持的认证协议；
   支持授权：可以决定哪些服务可以请求和验证服务票据（Service Ticket）；
   提供高可用性：通过把认证过的状态数据存储在TicketRegistry组件中，这些组件有很多支持分布式环境的实现，如：BerkleyDB、Default、EhcacheTicketRegistry、JDBCTicketRegistry、JBOSS TreeCache、JpaTicketRegistry、MemcacheTicketRegistry 等；
   支持多种客户端：Java、.Net、PHP、Perl、Apache, uPortal 等。
4. SSO 的主要实现方式
   共享 cookies：
   基于共享同域的 cookie 是 Web 刚开始阶段时使用的一种方式，它利用浏览同域名之间自动传递 cookies 机制，实现两个域名之间系统令牌传递问题；另外，关于跨域问题，虽然 cookies本身不跨域，但可以利用它实现跨域的 SSO 。如：代理、暴露 SSO 令牌值等。
   缺点：不灵活而且有不少安全隐患，已经被抛弃。
   Broker-based( 基于中间件 )：
   这种技术的特点就是，有一个集中的认证和用户帐号管理的服务器。经纪人给被用于进一步请求的电子身份存取。中央数据库的使用减少了管理的代价，并为认证提供一个公共和独立的 "第三方 " 。例如 Kerberos 、 Sesame 、 IBM KryptoKnight （凭证库思想 ) 等。 Kerberos是由麻省理工大学发明的安全认证服务，已经被 UNIX 和 Windows 作为默认的安全认证服务集成进操作系统。
   Agent-based （基于代理人）：
   在这种解决方案中，有一个自动地为不同的应用程序认证用户身份的代理程序。这个代理程序需要设计有不同的功能。比如，它可以使用口令表或加密密钥来自动地将认证的负担从用户移开。代理人被放在服务器上面，在服务器的认证系统和客户端认证方法之间充当一个 " 翻译 "。例如 SSH 等。
   Token-based：
   例如 SecureID,WebID ，现在被广泛使用的口令认证，比如 FTP 、邮件服务器的登录认证，这是一种简单易用的方式，实现一个口令在多种应用当中使用。
   基于网关：
   基于 SAML：
   SAML(Security Assertion Markup Language ，安全断言标记语言）的出现大大简化了 SSO ，并被 OASIS 批准为 SSO 的执行标准 。开源组织 OpenSAML 实现了 SAML 规范。
5. 登录流程
   访问服务：客户端发送请求访问应用系统提供的服务资源。
   定向认证：CAS客户端会重定向用户请求到CAS服务器。
   用户认证：用户身份认证。
   发放票据：CAS服务器会产生一个随机的 Service Ticket 。
   验证票据：CAS服务器验证票据 ST 的合法性，验证通过后，允许客户端访问服务。
   传输用户信息：CAS服务器验证票据通过后，传输用户认证结果信息给CAS客户端。
   流程图
6. 相关术语
   票据：
   TGC(Ticket-granting cookie)：存放用户身份认证凭证的 cookie ，在浏览器和 CAS Server 间通讯时使用，并且只能基于安全通道传输（ Https ），是 CAS Server 用来明确用户身份的凭证；
   ST(Service ticket)：服务票据，服务的唯一标识码 , 由 CAS Server 发出（ Http 传送），通过客户端浏览器到达业务服务器端；一个特定的服务只能有一个唯一的 ST ；
   PGT（Proxy-Granting ticket）：由 CAS Server 颁发给拥有 ST 凭证的服务， PGT 绑定一个用户的特定服务，使其拥有向 CAS Server 申请，获得 PT 的能力； ST是基于随机数生成的 只能使用一次，并且一段时间内失效；
   PGTIOU（Proxy-Granting Ticket I Owe You） : 作用是将通过凭证校验时的应答信息由 CAS Server 返回给 CAS Client ，同时，与该 PGTIOU 对应的 PGT 将通过回调链接传给 Web 应用。 Web 应用负责维护 PGTIOU 与 PGT 之间映射关系的内容表；
   PT（Proxy Ticket）：是应用程序代理用户身份对目标程序进行访问的凭证；
   TGT（Ticket Granting ticket）：票据授权票据，由 KDC 的 AS 发放。即获取这样一张票据后，以后申请各种其他服务票据 (ST) 便不必再向 KDC 提交身份认证信息 (Credentials) ；

其他相关：
AS（Authentication service）：认证用服务，索取 Credentials ，发放 TGT ；
TGS（Ticket-granting service）：票据授权服务，索取 TGT ，发放 ST ；
KDC( Key Distribution Center )：密钥发放中心；

搭建流程

CAS服务端源码下载地址
CAS服务war包下载
搭建流程比较简单,这里做下简单介绍:

1. 将服务war包下载后放入tomcat中部署运行
   这里有点需要注意下
   CAS默认使用的是HTTPS协议，如果对安全要求不高，可使用HTTP协议。下面就是修改一些配置，让CAS使用HTTP协议。

• 修改cas的WEB-INF/deployerConfigContext.xml
  找到下面的配置

<bean class="org.jasig.cas.authentication.handler.support.HttpBasedServiceCredentialsAuthenticationHandler"
p:httpClient-ref="httpClient"/>

这里需要增加参数p:requireSecure="false"，requireSecure属性意思为是否需要安全验证，即HTTPS，false为不采用

• 修改cas的/WEB-INF/spring-configuration/ticketGrantingTicketCookieGenerator.xml
  找到下面配置

<bean id="ticketGrantingTicketCookieGenerator" class="org.jasig.cas.web.support.CookieRetrievingCookieGenerator"
      p:cookieSecure="true"
      p:cookieMaxAge="-1"
      p:cookieName="CASTGC"
      p:cookiePath="/cas" />

参数p:cookieSecure="true"，同理为HTTPS验证相关，TRUE为采用HTTPS验证，FALSE为不采用https验证。
参数p:cookieMaxAge="-1"，是COOKIE的最大生命周期，-1为无生命周期，即只在当前打开的窗口有效，关闭或重新打开其它窗口，仍会要求验证。可以根据需要修改为大于0的数字，比如3600等，意思是在3600秒内，打开任意窗口，都不需要验证。
我们这里将cookieSecure改为false , cookieMaxAge 改为3600

• 修改cas的WEB-INF/spring-configuration/warnCookieGenerator.xml
  找到下面配置

<bean id="warnCookieGenerator" class="org.jasig.cas.web.support.CookieRetrievingCookieGenerator"
p:cookieSecure="true"
p:cookieMaxAge="-1"
p:cookieName="CASPRIVACY"
p:cookiePath="/cas" />

我们这里将cookieSecure改为false , cookieMaxAge 改为3600

2. CAS客户端需要引入客户端包,添加如下pom:

<!-- cas -->  
<dependency>  
    <groupId>org.jasig.cas.client</groupId>  
    <artifactId>cas-client-core</artifactId>  
    <version>3.3.3</version>  
</dependency>      

配置相应的web.xml:

 <!-- 用于单点退出，该过滤器用于实现单点登出功能，可选配置 -->  
<listener>  
 <listener-class>org.jasig.cas.client.session.SingleSignOutHttpSessionListener</listener-class>  
</listener>  
<!-- 该过滤器用于实现单点登出功能，可选配置。 -->  
<filter>  
    <filter-name>CAS Single Sign Out Filter</filter-name>  
   <filter-class>org.jasig.cas.client.session.SingleSignOutFilter</filter-class>  
</filter>  
<filter-mapping>  
    <filter-name>CAS Single Sign Out Filter</filter-name>  
    <url-pattern>/*</url-pattern>  
</filter-mapping>  
<!-- 该过滤器负责用户的认证工作，必须启用它 -->  
<filter>  
    <filter-name>CASFilter</filter-name>       <filter-class>org.jasig.cas.client.authentication.AuthenticationFilter</filter-class>  
    <init-param>  
        <param-name>casServerLoginUrl</param-name>  
        <param-value>http://localhost:9100/cas/login</param-value>  
        <!--这里的server是服务端的IP -->  
    </init-param>  
    <init-param>  
        <param-name>serverName</param-name>  
        <param-value>http://localhost:9001</param-value>
    </init-param>  
</filter>  
<filter-mapping>  
    <filter-name>CASFilter</filter-name>  
    <url-pattern>/*</url-pattern>  
</filter-mapping>  
<!-- 该过滤器负责对Ticket的校验工作，必须启用它 -->  
<filter>  
    <filter-name>CAS Validation Filter</filter-name>  
    <filter-class>     org.jasig.cas.client.validation.Cas20ProxyReceivingTicketValidationFilter</filter-class>  
    <init-param>  
        <param-name>casServerUrlPrefix</param-name>  
        <param-value>http://localhost:9100/cas</param-value>  
    </init-param>  
    <init-param>  
        <param-name>serverName</param-name>  
        <param-value>http://localhost:9001</param-value>
    </init-param>  
</filter>  
<filter-mapping>  
    <filter-name>CAS Validation Filter</filter-name>  
    <url-pattern>/*</url-pattern>  
</filter-mapping>  
<!-- 该过滤器负责实现HttpServletRequest请求的包裹， 比如允许开发者通过HttpServletRequest的getRemoteUser()方法获得SSO登录用户的登录名，可选配置。 -->  
<filter>  
    <filter-name>CAS HttpServletRequest Wrapper Filter</filter-name>  
    <filter-class>  
        org.jasig.cas.client.util.HttpServletRequestWrapperFilter</filter-class>  
</filter>  
<filter-mapping>  
    <filter-name>CAS HttpServletRequest Wrapper Filter</filter-name>  
    <url-pattern>/*</url-pattern>  
</filter-mapping>  
<!-- 该过滤器使得开发者可以通过org.jasig.cas.client.util.AssertionHolder来获取用户的登录名。 比如AssertionHolder.getAssertion().getPrincipal().getName()。 -->  
<filter>  
    <filter-name>CAS Assertion Thread Local Filter</filter-name>       <filter-class>org.jasig.cas.client.util.AssertionThreadLocalFilter</filter-class>  
</filter>  
<filter-mapping>  
    <filter-name>CAS Assertion Thread Local Filter</filter-name>  
    <url-pattern>/*</url-pattern>  
</filter-mapping> 

原理分析

这里我们通过官方的两个流程图来熟悉下其原理：
基础模式：

cas时序图
代理模式：
cas_proxy时序图