基于ASP．NET的Web應(yīng)用程序安全性的探討

1 引言
    目前，雖然網(wǎng)站的絕大部分資源對(duì)瀏覽者是開放的．但是有些信息則是特別針對(duì)某些用戶的，例如政府網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)等，只有特定的用戶才能訪問。需要使用嚴(yán)密的安全機(jī)制來保護(hù)，以確定用戶訪問資源的權(quán)限。Web安全性便是為限制只有特定用戶群才能訪問某些文件而設(shè)計(jì)。
    正確識(shí)別用戶身份，嚴(yán)密控制用戶對(duì)資源的訪問，是Web應(yīng)用程序安全性中最重要問題，也是最基本的一環(huán)。實(shí)現(xiàn)安全操作，必須經(jīng)過驗(yàn)證、授權(quán)和模擬等處理程序完成。

2 口令驗(yàn)證
    Web安全處理的第一步便是驗(yàn)證，即對(duì)于請(qǐng)求信息的用戶驗(yàn)證其身份。用戶使用證件表明其身份．最常用的就是用戶名和密碼。在驗(yàn)證用戶身份時(shí)，若系統(tǒng)不能根據(jù)用戶的證件確定其身份，則身份驗(yàn)證失敗，用戶將被拒絕訪問；若證件有效，則允許用戶進(jìn)入系統(tǒng)，并被賦予一個(gè)合法的已知身份。
    口令驗(yàn)證是根據(jù)用戶知道什么進(jìn)行驗(yàn)證的一個(gè)例子，是目前最廣泛的身份驗(yàn)證方法，雖然其安全性比其他幾種方法差，但簡單易行，如果使用恰當(dāng)，可以提供一定程度的安全保證。防止口令泄漏是這一方法中的關(guān)鍵問題。
    口令一般是由字母、數(shù)字和特殊字符等組成的字符串，其選擇原則：①用戶容易記憶；②難于被別人猜中或發(fā)現(xiàn)；③抗分析能力強(qiáng)；④限制使用期限，可經(jīng)常更換。
    目前主要有2種口令生成方法：①由用戶自己選擇口令。②由系統(tǒng)自動(dòng)生成隨機(jī)的口令。前者優(yōu)點(diǎn)是用戶很容易記住它，一般不會(huì)忘記．因?yàn)樗x的口令往往與用戶的某些特征有關(guān)，如生日、配偶名、電話號(hào)碼等，正因?yàn)檫@樣，口令很容易被猜出來，泄漏的機(jī)會(huì)較大。較好的方法是設(shè)計(jì)一個(gè)口令生成器，隨機(jī)地為用戶生成口令。這種方法帶來的困難是用戶記憶非常困難，即使這個(gè)字符串不長，要讓一個(gè)人記住它也不是一件容易的事?？诹畹墓芾砗苈闊?，用戶的口令要嚴(yán)格保密，不能被其他用戶得到?？诹罡荒芤悦魑牡男问酱娣旁谙到y(tǒng)中，這樣口令很容易泄漏。因此，必須使用數(shù)據(jù)加密的方法將口令以密文的形式存放在系統(tǒng)中。
    ASP．NET提供了3種驗(yàn)證用戶的模式，每一種驗(yàn)證模式都是通過一個(gè)獨(dú)立的驗(yàn)證程序?qū)崿F(xiàn)。3種驗(yàn)證模式分別為Windows、Forms和Passport。Windows驗(yàn)證是通過I2S實(shí)現(xiàn)：Forms驗(yàn)證是在開發(fā)人員自己的服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)：而Passport驗(yàn)證則是通過微軟公司的訂閱服務(wù)實(shí)現(xiàn)。
2．1 Windows驗(yàn)證
    當(dāng)用戶請(qǐng)求ASP．NET頁面時(shí)，請(qǐng)求信息首先遇到的是Web服務(wù)中的Internet信息服務(wù)。Internet信息服務(wù)首先驗(yàn)證用戶身份，或者將驗(yàn)證工作交給ASP．NET應(yīng)用程序。這種Windows身份驗(yàn)證過程如圖l所示。

2．1. l 基本身份驗(yàn)證
    除了根本不進(jìn)行驗(yàn)證外，基本身份驗(yàn)證是一種最簡單的驗(yàn)證方式，也是一種收集用戶證件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。
    基本身份驗(yàn)證的步驟：①客戶向服務(wù)器請(qǐng)求被限制的資源；②Web服務(wù)器以“401 unauthoried”進(jìn)行響應(yīng)；③客戶端瀏覽器接收到這條信息后，要求用戶輸入用戶名和密碼來進(jìn)行驗(yàn)證；④如果驗(yàn)證失敗，用戶證件無效，則會(huì)返回“2”，重新以“401 Unauthoried”響應(yīng)；⑤如果驗(yàn)證成功，客戶瀏覽器便通過身份驗(yàn)證，可以訪問請(qǐng)求資源。
2．1．2 Windows域服務(wù)器的摘要式驗(yàn)證
    摘要式身份驗(yàn)證，提供了與基本身份驗(yàn)證同一樣的功能，在通過網(wǎng)絡(luò)往服務(wù)器傳送用戶證件信息時(shí)提高了安全性。摘要式驗(yàn)證會(huì)使用MD5哈希算法加密來處理用戶證件資料。由于此項(xiàng)處理是單向，就算有人從網(wǎng)絡(luò)上將它們截取下來，也無法解譯成原來的用戶名與密碼，從而保證服務(wù)器資源的安全性。
2．1．3 集成Windows身份驗(yàn)證
    集成Windows身份驗(yàn)證時(shí)，將不會(huì)要求用戶輸入證件。相反，當(dāng)瀏覽器連接到服務(wù)器后，即將加密后的、用戶登錄計(jì)算機(jī)時(shí)使用的信息發(fā)送給服務(wù)器。服務(wù)器檢查這些信息，以確定用戶是否有權(quán)訪問。
2．2 窗體驗(yàn)證
    窗體驗(yàn)證，即驗(yàn)證用戶證件資料。在ASP．NET中，可以選擇由ASP．NET應(yīng)用程序通過窗體驗(yàn)證進(jìn)行身份驗(yàn)證，而不是通過I2S。窗體驗(yàn)證是ASP．NET驗(yàn)證服務(wù)，它能夠讓應(yīng)用程序擁有自己的登錄界面。當(dāng)用戶試圖訪問被限制的資源時(shí)，便會(huì)被重定向至登錄界面，而不是彈出登錄對(duì)話框。在登錄頁面中，可以自行編寫代碼驗(yàn)證用戶的證件資料。
    安全處理流程如圖2所示。

    在登錄界面中提交按鈕的Click事件處理程序中，可檢查用戶輸入的證件資料，從而判斷證書資料是否正確，也就是身份驗(yàn)證的過程。根據(jù)證件資料不同的存放位置，可以將驗(yàn)證方式劃分為以下3種。
    (1)在代碼中直接驗(yàn)證設(shè)計(jì)人員可以直接在代碼中將用戶輸入的證件資料一一對(duì)比，從而判斷用戶證件資料是否正確。
    (2)利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證在代碼中直接對(duì)比用戶的證件資料，不僅麻煩而且代碼也難以維護(hù)。當(dāng)用戶很多時(shí)，驗(yàn)證會(huì)顯得十分麻煩。這時(shí)，可將用戶列表信息先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里，然后在login_btn_Click()方法中編寫代碼從數(shù)據(jù)庫取出用戶資料，再逐一對(duì)比，如果有相符者，則通過驗(yàn)證。
    (3)利用配置文件實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證在配置文件中，使用<forms>子元素的<credentials>項(xiàng)定義用戶名和密碼，即將正確的用戶證件資料存儲(chǔ)在配置文件中。當(dāng)用戶登錄時(shí)單擊“登錄”按鈕，可以在其Click事件處理程序中調(diào)用FormsAuthentication，Authenticate()方法，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)地將用戶所輸入的信息與<credentials>項(xiàng)中的用戶名與密碼相比較，如果相符，則可通過驗(yàn)證。
2．3 Passoort驗(yàn)證
    Passport驗(yàn)證是微軟公司提供的一種驗(yàn)證服務(wù)，其工作原理與窗體驗(yàn)證類似，只是無需創(chuàng)建任何自定義的功能。這兩種方法都是在客戶端創(chuàng)建Cookie，用于授權(quán)。使用Passport驗(yàn)證時(shí)，用戶將被重定向至Passport登錄網(wǎng)頁，該頁面提供了一個(gè)非常簡單的窗體讓用戶填寫用戶驗(yàn)證資料，窗體將通過Passport服務(wù)來檢查用戶的證件，以確定用戶的身份是否有效。如果用戶證件通過了驗(yàn)證，則為它在客戶端計(jì)算機(jī)上建立一個(gè)驗(yàn)證Cookie。
    建立Passport驗(yàn)證的關(guān)鍵一步是正確地設(shè)置Web．config文件，使用代碼如下所示：

3 授權(quán)
    用戶通過驗(yàn)證，并且取得自己的身份后，就必須檢查其是否擁有訪問所請(qǐng)求資源的權(quán)限，此過程便稱為“授權(quán)”。例如，在機(jī)密的政府機(jī)構(gòu)中，如果有人想進(jìn)入某些房間，則首先必須檢查其是否擁有進(jìn)入該房間的權(quán)限。
    在Windows系統(tǒng)中，大部分的文件都會(huì)擁有一個(gè)訪問控制列表。不僅會(huì)列出有哪些用戶或者用戶組訪問該資源，而且詳細(xì)地指出了每個(gè)用戶或者用戶組所能夠運(yùn)行的訪問類型一能否讀取、寫入、修改和刪除等。
    《圖片管理系統(tǒng)》中的權(quán)限聲明：12級(jí)的用戶指超級(jí)管理員，即可以執(zhí)行所有操作；11級(jí)的用戶擁有修改圖片權(quán)限：10級(jí)的用戶只有瀏覽圖片的權(quán)限。
    在ASP．NET中，授權(quán)方式主要有2種，它可以依賴Windows指出通過驗(yàn)證的用戶可訪問哪些資源，稱之為文件授權(quán)；也可依賴被請(qǐng)求資源的URL，被稱為URL授權(quán)。下面的這段代碼可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)目錄的權(quán)限控制：

    URL授權(quán)由UrlAuthorizationModule HTTP模塊控制，該模塊的行為由存儲(chǔ)于web．config文件的<authorization>中的設(shè)置驅(qū)動(dòng)。在URL授權(quán)的最后階段，需要指出的是，只有ASP．NET資源受到監(jiān)控。通常，基于URL的授權(quán)很少與Windows身份驗(yàn)證一起使用，URL授權(quán)對(duì)于Forms身份驗(yàn)證則更有效。

4 模擬
    ASP．NET的另一項(xiàng)重要安全功能便是用戶賬戶模擬。默認(rèn)狀態(tài)下，ASP．NET不啟用模擬，而是執(zhí)行所有的代碼，應(yīng)用程序可訪問所有的文件與文件夾，這時(shí)必須采用其他的安全措施控制訪問權(quán)限。
    圖3詳細(xì)說明了用戶為獲得安全資源的訪問權(quán)限需要經(jīng)歷的過程。
    使用模擬功能，ASP．NET能夠以訪問應(yīng)用程序的用戶身份來執(zhí)行頁面。即若用戶以“Winters”身份來訪問資源，則ASP．NET將把自己模擬成“Winters”來使用服務(wù)器上的各項(xiàng)資源，并根據(jù)該用戶的權(quán)限限制或者允許ASP．NET訪問某些資源，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全性。模擬用戶的流程圖如圖4所示。

    ASP．NET應(yīng)用程序是系統(tǒng)資源的用戶，需要訪問文件、內(nèi)存等，因此在默認(rèn)狀態(tài)下，ASP．NET應(yīng)用程序進(jìn)程有非常大的權(quán)限，幾乎可訪問系統(tǒng)提供的任何資源。但有時(shí)可能根據(jù)需要通過使用ASP．NET應(yīng)用程序的用戶身份來限制對(duì)資源的使用，這便要運(yùn)用模擬功能，讓ASP．NET模擬用戶身份運(yùn)行程序。

5 結(jié)語
    綜上所述，是通過開發(fā)《圖片管理系統(tǒng)》中對(duì)ASP．NET安全性的探討。文章中的例子包括程序代碼段都是在開發(fā)過程中應(yīng)用的、經(jīng)過驗(yàn)證的、也是運(yùn)行通過的。有關(guān)于ASP．NET安全性問題有待于繼續(xù)探討。