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解密安全令牌

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CardSpace 为用户提供了管理其数字标识的功能，使用 Internet Explorer 7.0（或支持信息卡的其他浏览器），网站可以向用户请求数字标识。 此标识以加密的安全令牌的形式进行传输。 可以使用 Token 示例类来对令牌进行解密以使用令牌中包含的声明。 本主题将分析令牌及其工作方式。

Web 服务器安装

若要完成练习，必须进行网站配置。 使用示例文件夹中提供的以下安装批处理文件可以完成配置：

Setup.bat

有关安装网站的更多信息以及一些疑难解答提示，请参见安装 CardSpace 示例证书。

获取令牌

示例如何在 Internet Explorer 7.0 中使用 Windows CardSpace 中的代码演示了显示标识选择器所需的 HTML 代码。

使用的文件：

Sample.htm

标识选择器通过使用 <object> 元素或二进制行为对象进行显示。 本示例使用 <object> 元素和一些 JavaScript 向用户请求令牌，并在提交到网站之前将其显示在 <textarea> 中。

Sample.htm 文件：

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head>
  <title>Sample 2</title>
  <object type="application/x-informationcard" name="_xmlToken">
    <param name="tokenType" value="urn:oasis:names:tc:SAML:1.0:assertion" />
    <param name="issuer" value="https://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/issuer/self" />
    <param name="requiredClaims" 
        value="https://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/givenname
        https://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/surname
        https://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/emailaddress
        https://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/privatepersonalidentifier" />
  </object>
  <script language="javascript">
    function GetIdentity(){
      var xmltkn=document.getElementById("_xmltoken");
      var thetextarea = document.getElementById("xmltoken");
      thetextarea.value = xmltkn.value ;
    }
  </script>
</head>
<body>
  <form id="form1" method="post" action="login.aspx">
    <button name="go" id="go" onclick="javascript:GetIdentity();">Click here to get the token.</button>
    <button type="submit">Click here to send the card to the server</button>
    <textarea cols=100 rows=20 id="xmltoken" name="xmlToken" ></textarea>
  </form>
</body>
</html>

当用户单击**“提交”**按钮后，令牌将被发布到服务器上的表单中，必须在其中对令牌进行解密和验证，然后才能使用声明。

用 C# 编写的用于接受发布令牌的 login.aspx 页。

<%@ Page Language="C#"  Debug="true" ValidateRequest="false" %>
<%@ Import Namespace="Microsoft.IdentityModel.Samples" %>
<%@ Import Namespace="Microsoft.IdentityModel.TokenProcessor" %>

<script runat="server">
    protected void ShowError(string text) {
        fields.Visible = false;
        errors.Visible = true;
        errtext.Text = text;
    }
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e) {
        string xmlToken;
        xmlToken = Request.Params["xmlToken"];
        if (xmlToken == null || xmlToken.Equals(""))
            ShowError("Token presented was null");
        else
        {
                Token token = new Token (xmlToken);
                givenname.Text = token.Claims[SelfIssued.GivenName];
                surname.Text = token.Claims[SelfIssued.Surname];
                email.Text = token.Claims[SelfIssued.EmailAddress];
                uid.Text = token.UniqueID;
        }
    }
</script>

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head id="Head1" runat="server">
    <title>Login Page</title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div runat="server" id="fields">
        Given Name:<asp:Label ID="givenname" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
        Surname:<asp:Label ID="surname" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
        Email Address:<asp:Label ID="email" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
        Unique ID:<asp:Label ID="uid" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
    </div>
    <div runat="server" id="errors" visible="false">
        Error:<asp:Label ID="errtext" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
    </div>
        
    </form>
</body>
</html>

用 VB.NET 编写的用于接受发布令牌的 login.aspx 页：

<%@ Page Language="VB"  Debug="true" ValidateRequest="false" %>
<%@ Import Namespace="Microsoft.IdentityModel.Samples" %>
<%@ Import Namespace="Microsoft.IdentityModel.TokenProcessor" %>

<script runat="server">
Protected  Sub ShowError(ByVal text As String) 
   fields.Visible = False 
   errors.Visible = True 
   errtext.Text = text 
End Sub

Protected Sub Page_Load(ByVal sender As Object, ByVal e As EventArgs)
   Dim xmlToken As String
   xmlToken = Request.Params("xmlToken")
   If xmlToken = Nothing Or xmlToken.Equals("") Then
      ShowError("Token presented was null")
   Else
      Dim token As New Token(xmlToken)
      givenname.Text = token.Claims(ClaimTypes.GivenName)
      surname.Text = token.Claims(ClaimTypes.Surname)
      email.Text = token.Claims(ClaimTypes.Email)
      uid.Text = token.UniqueID
   End If
End Sub

</script>

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head id="Head1" runat="server">
    <title>Login Page</title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div runat="server" id="fields">
        Given Name:<asp:Label ID="givenname" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
        Surname:<asp:Label ID="surname" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
        Email Address:<asp:Label ID="email" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
        Unique ID:<asp:Label ID="uid" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
    </div>
    <div runat="server" id="errors" visible="false">
        Error:<asp:Label ID="errtext" runat="server" Text=""></asp:Label><br/>
    </div>
        
    </form>
</body>
</html>

Token 类用于处理加密 XML 令牌的解密、验证和声明提取。

处理令牌：检查 XML 加密格式

从浏览器发布的令牌使用 W3C XML 加密标准进行加密。 架构描述文档为 XML 加密语法和处理（可能为英文网页）。 架构为核心架构（可能为英文网页）和 XML 加密（可能为英文网页）。 下面是一个典型的加密令牌示例。

<enc:EncryptedData Type="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#Element" 
    xmlns:enc="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#">
  <enc:EncryptionMethod Algorithm="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#aes256-cbc" />
  <KeyInfo xmlns="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
    <e:EncryptedKey xmlns:e="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#">
      <e:EncryptionMethod 
       Algorithm="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#rsa-oaep-mgf1p">
        <DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1" />
      </e:EncryptionMethod>
      <KeyInfo>
        <o:SecurityTokenReference 
           xmlns:o="http://docs.oasis-open.org/wss/2004/01/oasis-200401-wss-wssecurity-secext-
                    1.0.xsd">
          <o:KeyIdentifier 
            ValueType="http://docs.oasis-open.org/wss/oasis-wss-soap-message-security-
                      1.1#ThumbprintSHA1"
            EncodingType="http://docs.oasis-open.org/wss/2004/01/oasis-200401-wss-soap-
                      message-security-1.0#Base64Binary">
          1H3mV/pJAlVZAst/Dt0rqbBd67g=
          </o:KeyIdentifier>
        </o:SecurityTokenReference>
      </KeyInfo>
      <e:CipherData>
        <e:CipherValue>
        YJHp...==</e:CipherValue>
      </e:CipherData>
    </e:EncryptedKey>
  </KeyInfo>
  <enc:CipherData>
    <enc:CipherValue>
    ctct...9A==</enc:CipherValue>
  </enc:CipherData>
</enc:EncryptedData>

请查看发布的 XML 的构成部分，根元素为 <enc:EncryptedData>。 它包含访问令牌所需的三项内容。

<enc:EncryptedData>
  <enc:EncryptionMethod />
  <KeyInfo /> 
  <enc:CipherData />
</enc:EncryptedData>

首先，<enc:EncryptionMethod> 包含用于加密令牌的方法。

  <enc:EncryptionMethod Algorithm="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#aes256-cbc" />

在本示例中为 AES-256-cbc，这是一种对称密钥加密算法，在该算法中双方都使用同一密钥进行加密和解密。 对称密钥是由发起者随机生成的，该密钥也称为瞬态密钥。 瞬态密钥加密存储在 <e:EncryptedKey> 元素中，该元素由 <KeyInfo> 元素包装。

<KeyInfo >
  <e:EncryptedKey />
    <e:EncryptionMethod / >
    <KeyInfo />
    <e:CipherData />
  </e:EncryptedKey>
</KeyInfo>

建议使用对称算法对令牌进行加密并发送使用该令牌加密的密钥，因为非对称加密比对称加密要慢一些，并且使用非对称密钥对大于密钥大小的数据进行加密是不可取的。 使用非对称算法仅加密密钥可以显著减少服务器端所需的处理量。

瞬态密钥使用依赖方的公钥（来自其证书）进行加密。 瞬态密钥的加密方法可在 <e:EncryptionMethod> 元素中找到。

<e:EncryptionMethod Algorithm="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#rsa-oaep-mgf1p">
   <DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1" />
</e:EncryptionMethod>

在本示例中，使用 RSA-OAEP-MGF1P 算法进行加密。 此操作的密钥可在下面的 <KeyInfo> 元素中找到。

<KeyInfo>
  <o:SecurityTokenReference xmlns:o="http://docs.oasis-open.org/wss/2004/01/oasis-200401-wss-
                                     wssecurity-secext-1.0.xsd">
    <o:KeyIdentifier 
      ValueType="http://docs.oasis-open.org/wss/oasis-wss-soap-message-security-
                 1.1#ThumbprintSHA1"
      EncodingType="http://docs.oasis-open.org/wss/2004/01/oasis-200401-wss-soap-message-
                    security-1.0#Base64Binary">

        1H3mV/pJAlVZAst/Dt0rqbBd67g=

   </o:KeyIdentifier>
  </o:SecurityTokenReference>
</KeyInfo>

发送方通过将其指纹（base64 编码）放入 <o:KeyIdentifier> 元素，可以通知依赖方是使用哪个证书的密钥对对称密钥进行加密的。

依赖方然后使用其私钥解密 <e:CipherData>/<e:CypherValue> 元素中的数据。

<e:CipherData>
    <e:CipherValue>
    YJHp...==</e:CipherValue>
</e:CipherData>

在检索到对称密钥之后，将使用该对称密钥对令牌本身进行解密。

<enc:CipherData>
    <enc:CipherValue>
    ctct...9A==</enc:CipherValue>
</enc:CipherData>

令牌处理器代码的突出特点

若要了解解密流程，需要注意解密流程的以下突出特点。 若要查看完整流程，请查阅 Token 类的源代码。

Token 类构造函数使用 decryptToken 方法对传入构造函数的加密 XML 数据执行解密。

private static byte[] decryptToken(string xmlToken)

为循环访问 XML 数据，这里使用了 XmlReader。

XmlReader reader = new XmlTextReader(new StringReader(xmlToken));

在搜索 XML 元素时，仅允许非常小的灵活性，如果使用了无效令牌，则会很快失败（使用 ArgumentException）。 首先，必须找到 <EncryptionMethod> 元素，在其中访问 Algorithm 元素以检索令牌的加密方法。

if (!reader.ReadToDescendant(XmlEncryptionStrings.EncryptionMethod,  
                             XmlEncryptionStrings.Namespace))
  throw new ArgumentException("Cannot find token EncryptedMethod.");
encryptionAlgorithm = reader.GetAttribute(XmlEncryptionStrings.Algorithm).GetHashCode();

然后，找到瞬态密钥的 <EncryptionMethod> 元素，再次获取 Algorithm，它存储为自身 HashCode 以加快查找。

if (!reader.ReadToFollowing(XmlEncryptionStrings.EncryptionMethod, 
                            XmlEncryptionStrings.Namespace))
   throw new ArgumentException("Cannot find key EncryptedMethod.");
m_keyEncryptionAlgorithm = reader.GetAttribute(XmlEncryptionStrings.Algorithm).GetHashCode();

接下来找到元素 <KeyIdentifier>，它包含证书的指纹（解密对称密钥需要此指纹），并从 base64 字符串中提取该指纹。

if (!reader.ReadToFollowing(WSSecurityStrings.KeyIdentifier, WSSecurityStrings.Namespace))
  throw new ArgumentException("Cannot find Key Identifier.");
reader.Read();
thumbprint = Convert.FromBase64String(reader.ReadContentAsString());

<CypherValue> 元素包含加密形式的对称密钥（base64 编码）。

if (!reader.ReadToFollowing(XmlEncryptionStrings.CipherValue, XmlEncryptionStrings.Namespace))
    throw new ArgumentException("Cannot find symmetric key.");
reader.Read();
symmetricKeyData = Convert.FromBase64String(reader.ReadContentAsString());

包含实际加密令牌的 <CypherValue>。

if (!reader.ReadToFollowing(XmlEncryptionStrings.CipherValue, XmlEncryptionStrings.Namespace))
  throw new ArgumentException("Cannot find encrypted security token.");
reader.Read();
securityTokenData = Convert.FromBase64String(reader.ReadContentAsString());

确保关闭读取器以释放资源。

reader.Close();

安全令牌的加密可采用两种对称算法（AES 和 Triple DES）中的一种。 可使用加密算法 URI 进行查找。

SymmetricAlgorithm alg = null;
X509Certificate2 certificate = FindCertificate(thumbprint );
              
foreach( int i in Aes )
if (encryptionAlgorithm == i)
{
  alg= new RijndaelManaged();
  break;
}
if ( null == alg )
foreach (int i in TripleDes)
if (encryptionAlgorithm == i)
{
  alg = new TripleDESCryptoServiceProvider();
  break;
}
  
if (null == alg)
  throw new ArgumentException("Could not determine Symmetric Algorithm");

若要获取对称密钥，请使用私钥对其进行解密。

alg.Key=(certificate.PrivateKey as RSACryptoServiceProvider).Decrypt(symmetricKeyData,true);

使用通过对称算法发现的算法解密令牌。

  int ivSize = alg.BlockSize / 8;
  byte[] iv = new byte[ivSize];
  Buffer.BlockCopy(securityTokenData, 0, iv, 0, iv.Length);
  alg.Padding = PaddingMode.ISO10126;
  alg.Mode = CipherMode.CBC;
  ICryptoTransform decrTransform = alg.CreateDecryptor(alg.Key, iv);
  byte[] plainText = decrTransform.TransformFinalBlock(securityTokenData, iv.Length,   
                                                       securityTokenData.Length iv.Length);
  decrTransform.Dispose();
  return plainText;
}

反序列化令牌并对令牌进行身份验证

若要使用嵌入的令牌，在解密之后，.NET Framework 3.0 将使用 SamlSecurityTokenAuthenticator 对令牌进行反序列化（通过 WSSecurityTokenSerializer）和身份验证。 目前 Token 类支持 SAML 令牌。 如果需要其他令牌类型，开发人员必须提供身份验证器以支持该类型。 在身份验证器对令牌进行验证之后，Token 类将声明提取到可用表单中。

public Token(String xmlToken)
{
  byte[] decryptedData = decryptToken(xmlToken);
  
  XmlReader reader = new XmlTextReader(
            new StreamReader(new MemoryStream(decryptedData), Encoding.UTF8));

  m_token = (SamlSecurityToken)WSSecurityTokenSerializer.DefaultInstance.ReadToken(
            reader, null);

  SamlSecurityTokenAuthenticator authenticator = 
            new SamlSecurityTokenAuthenticator(new List<SecurityTokenAuthenticator>(
                 new SecurityTokenAuthenticator[]{
                 new RsaSecurityTokenAuthenticator(),
                 new X509SecurityTokenAuthenticator() }), MaximumTokenSkew);
  
  if (authenticator.CanValidateToken(m_token))
  {
    ReadOnlyCollection<IAuthorizationPolicy> policies = authenticator.ValidateToken(m_token);
    m_authorizationContext = AuthorizationContext.CreateDefaultAuthorizationContext(policies);
    FindIdentityClaims();
  }
  else
  {
    throw new Exception("Unable to validate the token.");
  }
}

Token 类的用法

下表描述了 Token 类公开的用于从安全令牌中提取声明的属性。

名称 说明

IdentityClaims

令牌中标识声明的 ClaimSet。

AuthorizationContext

从令牌生成的 AuthorizationContext。

UniqueID

获取令牌的 UniqueID (IdentityClaim)。

默认情况下，它使用 PPID 和颁发者的公钥，并对它们共同执行哈希算法来生成一个 UniqueID。

若要使用其他字段，请添加下面的代码行。

<add name="IdentityClaimType"  
     value="https://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/
     claims/privatepersonalidentifier" />

将该值替换为唯一声明的 URI。

Claims

令牌中声明的只读字符串集合。 为索引的声明访问器提供支持。

securityToken.Claims[ClaimsTypes.PPID]

IssuerIdentityClaim

返回颁发者的标识声明（通常为颁发者的公钥）。

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