Zabezpečení webových služeb

Zabezpečení webových služeb Martin Lasoň [email protected] Abstrakt Webové služby jsou v současné době rychle se rozvíjející technologií. Existuje několik standardů jejichž implementace bude důležitá pro rozšíření webových služeb v komerční oblasti. V tomto článku jsou popsány specifikace, které mají umožnit zabezpečení webových služeb. Součástí textu jsou také ukázky implementace v jazyce Java.

Klíčová slova: Webové služby, bezpečnost, XML Signature, XML Encryption, WSSecurity, SAML, XKMS, XACML, ebXML, XML.

Obsah 1 Webové služby 1.1 Důvody zabezpečení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Omezení SSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Řešení založená na XML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 XML digitální podpis 2.1 Hlavní cíle . . . . . . . . . . . . 2.2 Výhody . . . . . . . . . . . . . 2.3 Nevýhody . . . . . . . . . . . . 2.4 Syntaxe . . . . . . . . . . . . . 2.5 Typ podepisovaných dat . . . . 2.6 Algoritmy . . . . . . . . . . . . 2.7 Ukázka vytvoření XML podpisu 2.8 Ukázka ověření XML podpisu .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

3 XML Encryption 3.1 Hlavní cíle . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Výhody . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Nevýhody . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Ukázka zašifrování XML dokumentu 3.6 Ukázka dešifrování XML dokumentu

1

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . .

3 3 3 3

. . . . . . . .

4 4 5 5 6 7 7 7 12

. . . . . .

14 14 14 14 14 16 17

4 WS-Security 4.1 Elementy WS-Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Specifikace navazující na WS-Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Ukázka bezpečného přenosu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 18 20 21

5 SAML 5.1 Možnosti využití . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 SAML tvrzení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Ukázka žádosti a odpovědi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22 23 23 25

6 XKMS 6.1 XML Key Information Service Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 XML Key Registration Service Specification . . . . . . . . . . . . . . . . .

26 26 27

7 XACML 7.1 Příklad politiky kontroly přístupu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27 27

8 ebXML Message Service

28

9 Spolupráce těchto iniciativ

28

2

1

Webové služby

Webové služby (anglicky Web Services) jsou novou technologií vzdáleného volání funkcí v distribuovaných systémech, jako jsou RPC, CORBA nebo RMI [7]. Tato technologie je jednoduchá, nezávislá na platformě a založená na standardech W3C. Neřeší však autentizaci a bezpečnost. Technologii webových služeb tvoří tři části: • protokol pro vzdálené volání procedur, zvaný SOAP, přenášející data ve formátu XML • jazyk pro popis poskytovaných služeb, zvaný WSDL • mechanismus pro nalezení služeb, zastoupený standardy UDDI a WSIL

1.1

Důvody zabezpečení

Protokol SOAP (Simple Object Access Protocol — česky jednoduchý protokol pro přístup k objektům) má formát XML dokumentu, který je přenášen protokolem HTTP. Mohou jej ale přenášet i jiné protokoly jako FTP nebo SMTP. Problémem je otevřený text protokolu SOAP. Tato vlastnost je nepřijatelná pro komerční aplikace, které přenášejí čísla kreditních karet, rodná čísla nebo čísla účtů.

1.2

Omezení SSL

K zabezpečení webových služeb se nabízí použití šifrovaného protokolu SSL (Secure Socket Layer). Pro použití ve webových službách je však z následujících důvodů nevhodný: 1. SSL je navržen, aby zabezpečoval spojení typu bod—bod. To nestačí pro webové služby, neboť u nich je potřeba zabezpečit komunikaci mezi koncovými účastníky mezi kterými může existovat několik uzlů. 2. SSL pracuje na transportní vrstvě a ne na úrovni zprávy. Data jsou tedy chráněna, když putují po drátě ale ne na pevném disku. 3. HTTPS v současné podobě nepodporuje nepopiratelnost. Ta je důležitá zvláště u komerčních webových služeb. 4. SSL neumožňuje podepisování a šifrování elementů v XML dokumentu.

1.3

Řešení založená na XML

Bezpečnost při výměně zpráv typicky představuje autenticitu, integritu dat, nepopiratelnost a utajení. Digitální podpis zajišťuje první tři požadavky. Čtvrtý zajišťuje šifrování dat.

3

World Wide Web Consortium (W3C) definovalo specifikace XML Signature a XML Encryption pro zabezpečení komunikace založené na XML. Kromě toho společnosti IBM, Microsoft a VeriSign společně vytvořili doplňující specifikace jako WS-Security (Web Services Security), které jsou postaveny na těchto specifikacích W3C. Celkem bylo v průběhu posledních let vytvořeno několik bezpečnostních schémat založených na XML, aby poskytly úplné a jednotné bezpečnostní schémata pro Webové služby [15]. Tyto schémata zahrnují: • XML digital signature1 • XML Encryption2 • WS-Security (Web Services Security)3 • SAML (Secure Assertion Markup Language)4 • XKMS (XML Key Management Specification)5 • XACML (Extensible Access Control Markup Language)6 • ebXML Message Service7 V následujícím textu, budou tato schémata popsány podrobněji.

2

XML digitální podpis

Stejně jako jiné technologie digitálního podpisu, také XML digitální podpis zaručuje autenticitu (kdo je autorem), integritu dat (ochranu proti falšování) a nepopiratelnost (nemožnost popřít odeslání). Ze všech bezpečnostních iniciativ pro XML je tato nejdále. Jeho využití je důležité zvláště pro komerční aplikace, kde najde uplatnění při zabezpečení ceníků, smluv a podobně.

2.1

Hlavní cíle

XML podpis (anglicky XML Signature) je navržen pro případy, kdy dokument vytváří několik účastníků a každý chce podepsat jen tu část, za kterou je zodpovědný. XML podpis je vyvíjen společným úsilím World Wide Web Consortium (W3C) a Internet Engineering Task Force (IETF). Cílem této pracovní skupiny je vyvinout syntaxi jazyka XML, umožňující reprezentaci podpisů Webových zdrojů a části protokolových zpráv 1

W3C Recommendation W3C Recommendation 3 OASIS Committee Draft 4 OASIS Standard 5 W3C Working Draft 6 OASIS Standard 7 OASIS Standard 2

4

(cokoli co lze adresovat pomocí URI). Dále definuje procedury pro počítání a ověřování takovýchto podpisů [19]. Zabývá se také tak zvanou kanonizací dokumentů, tj. převedením do syntakticky ekvivalentní formy (například vypouštění počátečních mezer). XML podpisy jsou digitální podpisy navržené pro použití v XML transakcích. Standard definuje schéma pro popsání výsledku operace digitálního podpisu provedené na libovolných (často XML) datech. Stejně jako digitální podpisy, které nejsou ve formátu XML (např. PKCS), obohacují XML podpisy podepisovaná data o autenticitu, integritu dat a nepopiratelnost. Na rozdíl od jiných standardů digitálního podpisu byl XML podpis navržen tak, aby mohl být využit v Internetu a v XML. Výsledný podpis může být zakotven v dokumentu nebo přiložen zvlášť.

2.2

Výhody

Hlavní výhodou XML podpisů je schopnost podepsat jen určitou část XML stromu místo celého dokumentu. To může být důležité v případě, kdy jeden XML dokument má dlouhou historii a různé části vytvářely různé strany a každá podepisuje jen ty elementy, za které je zodpovědná. Tato flexibilita je zvláště výhodná v případě, kdy je důležité zajistit integritu jisté části dokumentu, který je ponechán otevřený pro případné změny. Příkladem může být XML formulář, kde by podpis přes celý formulář neumožňoval změnit položky aniž by došlo k zneplatnění podpisu.

2.3

Nevýhody

XML podpis (podle RFC 3075) zaručuje integritu, autenticitu zprávy a/nebo služby autentizující podepsaného pro jakýkoli datový typ umístěný v podepsaném XML nebo kdekoli jinde. Hlavním cílem těchto podpisů je poskytovat základní serverové bezpečnostní služby pro Web pomocí XML. Jeho autoři však varují, aby tato práce nebyla považována za technický všelék. XML podpisy předpokládají použití Webu (pomocí URI v XML) k nalezení metod pro zakódování a dekódování. Jestliže ale podpis potřebuje zdroje ze sítě, aby mohl provést akci, kdo bude dodávat tyto zdroje? Proces XML podpisu je navržen co nejobecněji, ale právě tato obecnost je problém. Představme si například komerční softwarovou společnost, která se rozhodne, že chce poskytovat tyto autentizační služby. Dále předpokládejme, že operační systém této společnosti je široce rozšířen. Společnost přijde s novou verzí operačního systému, který obsahuje klienta využívajícího jen XML podpisy k zajištění bezpečnosti. Všechny XML kódy ukazují na servery tohoto výrobce. Autentizace pomocí tohoto klienta se stane široce používaná, protože je snadné jej nastavit jako výchozí v rozšířeném operačním systému. A tak jej výrobce zakotví do jeho oblíbeného „zdarmaÿ dodávaného prohlížeče jako výchozí bezpečnostní mechanismus. A jako třešničku na dortu začne tento výrobce požadovat poplatky za každé využití jeho serverů k autentizaci tímto klientem. A najednou jsou příjmy a monopol na světě! [8]

5

2.4

Syntaxe

XML digitální podpisy jsou reprezentovány elementem <Signature>, který má následující strukturu8 [20]: <Signature> <SignedInfo> <SignatureMethod/> ( ()? )+ <SignatureValue/> ()? (