基于J2EE的農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)安全問題研究

劉波平， 孫 丹*， 裘 鋒， 施煒利， 付 康

(1.江西省計算技術(shù)研究所,江西南昌 330003; 2.江西省軟件工程技術(shù)研究中心,江西南昌 330003)

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基于J2EE的農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)安全問題研究

劉波平1，2， 孫 丹1，2*， 裘 鋒1，2， 施煒利1，2， 付 康1，2

(1.江西省計算技術(shù)研究所,江西南昌 330003; 2.江西省軟件工程技術(shù)研究中心,江西南昌 330003)

研究了基于J2EE的Spring框架的MVC架構(gòu)下農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)的實現(xiàn)，及在J2EE模型下，該應用系統(tǒng)存在的各種安全問題，如身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)傳輸安全及J2EE部分組件安全問題等。針對這些安全問題，結(jié)合J2EE安全機制，提出了SSL安全代理服務器、基于EJB方法的訪問控制、使用單點登錄方法等相應的解決措施。

J2EE；SSL安全代理服務器；EJB方法；單點登錄方法

目前農(nóng)機各服務實體經(jīng)營粗放，缺乏數(shù)據(jù)共享交換，造成農(nóng)機作業(yè)盲目流動，出現(xiàn)生產(chǎn)效率低下、資源浪費嚴重等問題，急需建立一個綜合信息服務系統(tǒng)，匯集農(nóng)機管理部門、農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)機手等農(nóng)機生產(chǎn)、經(jīng)營相關(guān)信息于一體，實現(xiàn)農(nóng)機信息查詢、購置補貼申報、在線報修、二手在線交易等各類農(nóng)機社會化服務。筆者研究了基于J2EE結(jié)構(gòu)框架下的農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)的實現(xiàn)，及在J2EE模型下，該應用系統(tǒng)存在的各種安全問題，并提出了相應的解決措施。

1　J2EE架構(gòu)在農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)中的實現(xiàn)

1.1農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)針對基于B/S結(jié)構(gòu)的綜合信息服務系統(tǒng)，該研究設計的農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)采用基于J2EE的Spring框架的MVC架構(gòu)實現(xiàn)[1]。

MVC架構(gòu)是“Model-View-Controller”的縮寫，MVC由“模型-視圖-控制器”3部分構(gòu)成。視圖(View)代表用戶交互界面，對于農(nóng)機社會化服務Web應用系統(tǒng)，這里對應的是HTML頁面。模型(Model)用于業(yè)務流程的處理，模型接收視圖請求的數(shù)據(jù)，并返回最終的處理結(jié)果，農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)采用目前最流行的EJB模型。控制(Controller)用于接收用戶的請求，并將模型和視圖匹配在一起，共同完成用戶的請求。農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)采用Servlets作為控制器，用于接收用戶HTTP請求, 并且負責請求的數(shù)據(jù)傳送給模型，然后通過JSP腳本解析模型處理的結(jié)果，最終通過html頁面展示給用戶，其模式圖見圖 1 所示。

圖1　 MVC架構(gòu)模式 Fig.1　MVC infrastructure Mode

1.2農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)的構(gòu)成該系統(tǒng)服務器端選用Apache+Tomcat作為J2EE中間件平臺，選用MySQL作為數(shù)據(jù)庫服務器?？蛻舳耸褂煤唵蔚某Ｓ脼g覽器訪問即可。在多層結(jié)構(gòu)的應用中，Apache+Tomcat可以提供開發(fā)和利用服務器端業(yè)務邏輯的基本框架，支持分布式編程模型，提供一定程度的透明性。以下使用相關(guān)的例子都是以Apache+Tomcat+MySQL為例來說明的，其設計結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　 基于J2EE的農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu) Fig.2　Design structure of agricultural machinery socialization service system based on J2EE

2　農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)中安全問題探討

2.1系統(tǒng)中身份認證安全問題用戶在提出訪問請求時，如果該用戶是非法用戶而沒有對其進行任何限制，對于整個應用系統(tǒng)的危害非常巨大，因此需要對用戶身份進行驗證。身份認證是一種識別用戶是否具有訪問特定資源的權(quán)限的身份鑒別技術(shù)[2]。該技術(shù)保障了合法用戶訪問和獲取信息的權(quán)限，同時又阻止了非法訪問者的訪問請求，是應用系統(tǒng)安全性的關(guān)鍵入口。目前常見的身份認證技術(shù)主要分以下3種：基于密碼的認證、基于數(shù)字證書加密認證、基于指紋特征認證[3]。

2.2系統(tǒng)中訪問控制安全問題身份驗證是系統(tǒng)設置的第一道安全關(guān)卡，如果用戶已經(jīng)通過身份驗證，且是合法用戶，一旦其不小心進行了其他的錯誤操作，導致應用系統(tǒng)敏感數(shù)據(jù)丟失或者受破壞，同樣對應用系統(tǒng)危害也是巨大的[4]。因此需對合法用戶進行訪問控制，限制用戶訪問資源的最小權(quán)限。訪問控制指通過一些安全策略的方式，限制用戶對重要資源的訪問范圍，主要為了防止非法用戶盜取受保護的重要數(shù)據(jù)或者防止合法用戶對受保護的資源進行非授權(quán)訪問[5]。

2.3系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸安全問題很多時候，Web應用系統(tǒng)都是基于HTTP協(xié)議進行通信的，該協(xié)議是明文傳輸?shù)?，?shù)據(jù)很容易受到破壞。數(shù)據(jù)完整性指存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，它是衡量數(shù)據(jù)質(zhì)量的一種標準；數(shù)據(jù)保密性是指數(shù)據(jù)在傳輸過程中不泄露給非授權(quán)訪問的用戶、實體，或被非法利用[6]。因此，數(shù)據(jù)傳輸時，其保密性和完整性是整個應用系統(tǒng)信息傳輸過程中的前提和保障，必須保障數(shù)據(jù)在傳輸中不被監(jiān)聽、篡改和偽造，以保證數(shù)據(jù)的準確性。

2.4系統(tǒng)J2EE中JSP組件安全問題

2.4.1JSP源代碼任意下載問題。JSP源代碼任意下載問題主要指客戶端訪問JSP代碼時，服務端自動將JSP源代碼返回給客戶端用戶瀏覽器上。通常JSP代碼只是在服務器端執(zhí)行，執(zhí)行后將解析的結(jié)果通過HTML代碼的形式返回到用戶瀏覽器客戶端[7]。但在實際訪問請求過程中，可能由于如Apache、Tomcat等服務器內(nèi)部配置不當或者配置錯誤導致未能返回錯誤定制頁面，會引起JSP等服務端應用程序源代碼直接返回給用戶瀏覽器，如在程序文件名后加些特殊的字符就有可能獲得JSP代碼[8]。例如在Tomcat3.1版本下，瀏覽器訪問http://localhost:80/index.jsp，服務器可以正常執(zhí)行，但如果訪問http://localhost:80/index.JSP，則瀏覽器會提示是否要下載該文件，下載的文件就包含整個文件的源代碼。由于JSP對大小寫敏感，而Tomcat只會將小寫的JSP后綴文件名當作正常的JSP文件來執(zhí)行，如果換成大寫的話，Tomcat未能識別正常的文件名傳給JSP進行解析，導致直接將該文件當成下載的文件直接返回給用戶下載，這樣直接引起JSP文件源代碼任意下載，導致敏感信息泄露。

2.4.2遠程執(zhí)行任意命令問題。如果用戶請求的URL鏈接中含有“/servlet/”字符，則JSP解析執(zhí)行功能被打開，這時只要在URL鏈接后面添加“../”需要訪問的目標文件，則有可能訪問到服務器其他目錄的文件，特別是系統(tǒng)一些敏感文件，這就嚴重威脅到目標主機系統(tǒng)的安全。

3　農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)中安全問題解決方法

3.1使用單點登錄方法進行身份驗證用戶身份鑒別是農(nóng)機社會化系統(tǒng)中最開始的一道安全防線，當用戶訪問農(nóng)機社會化服務系統(tǒng)時，首先需要登錄系統(tǒng)驗證自己的身份，然后才能進入系統(tǒng)進行下一步的訪問和操作。在農(nóng)機社會化系統(tǒng)中包括不同的子系統(tǒng)，這些應用系統(tǒng)都需要用戶輸入賬號密碼進行身份驗證成功后才能訪問。這樣不僅使用戶必須為每個農(nóng)機社會化子系統(tǒng)設置登錄憑證，而且增加管理員對各個系統(tǒng)用戶信息庫的庫的維護[9]。不但增加了工作量，而且還存在一定的安全風險。因此，在農(nóng)機社會化系統(tǒng)中采用單點登錄方法[10]進行多個子系統(tǒng)的一次性身份驗證。

3.2基于EJB方法的訪問控制農(nóng)機化社會平臺采用的是基于J2EE的Web應用架構(gòu)開發(fā)的，EJB是J2EE框架中的服務器端組件模型。EJB是一個被管理的組件，存在于J2EE容器中，并且為用戶分配不同的角色，服務器根據(jù)用戶的不同角色分配不同的訪問控制資源[11]。在農(nóng)機社會化平臺中，我們定義了4個角色[12]：company、agriculture、database、admin。在農(nóng)機社會化平臺中安全角色的定義描述如下：

此角色包括允許查看農(nóng)機信息，申報農(nóng)業(yè)產(chǎn)品等農(nóng)產(chǎn)品銷售商

agriculture

………

上述代碼描述了農(nóng)機社會化平臺中定義的4種安全角色，且每一種角色都定義其可以訪問bean及其方法[13]。多種方法的訪問權(quán)限設定是通過method-permission元素來確定的，每個method-permission元素包括一個或多個role-name元素，以及一個或多個EJB及其對應的每種方法，只有采用正確的語法格式調(diào)用的方法才能實現(xiàn)訪問控制策略。

3.3采用SSL安全代理方式實現(xiàn)加密傳輸在農(nóng)機社會化平臺的Web應用系統(tǒng)訪問中，用戶和服務器之間數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)安全需得到最大的安全保護，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)保密性及完整性的安全需求。采用SSL安全代理服務器能夠保證數(shù)據(jù)的安全性。

SSL安全代理服務器包括3個部分：客戶端代理、服務器代理、訪問控制[13]。SSL安全代理服務器是瀏覽器和Web服務器之間的安全管理者，促使瀏覽器和Web服務器之間建立安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸。SSL安全代理服務器工作原理：當用戶需與遠程Web服務器建立連接時，首先向SSL安全代理服務器發(fā)送HTTP請求，由SSL安全代理服務器與遠程Web服務器建立連接；建立連接后，瀏覽器與服務器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是通過SSL安全代理服務器采用1 024位非對稱算法RSA[14]進行高強度加密轉(zhuǎn)發(fā)完成的，這樣可以保證通信數(shù)據(jù)的完整性及保密性，其SSL安全代理服務器工作原理如圖3所示。

圖3　SSL安全代理傳輸過程Fig.3　The SSL secure proxy transmission process

4　結(jié)語

該研究采用J2EE體系結(jié)構(gòu)對農(nóng)機社會化平臺進行開發(fā)，使系統(tǒng)能夠支持分布式事務處理，且可使系統(tǒng)能夠達到良好的可伸縮性、擴展性和重用性，是企業(yè)的首選構(gòu)造平臺。首先介紹了農(nóng)機社會化平臺的結(jié)構(gòu)模型，探討了在J2EE架構(gòu)下該系統(tǒng)開發(fā)中存在的一系列安全問題，如身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)傳輸安全、J2EE組件等安全問題，并針對這些問題采取了相應的措施來確保系統(tǒng)的安全性。

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SecurityProblemsResearchonSocializedServiceofAgriculturalMachineryBasedonJ2EE

LIUBo-ping1,2,SUNDan1,2*,QIUFeng1,2etal(1.JiangxiInstituteofComputingTechnology,Nanchang,Jiangxi330003; 2.SoftwareEngineeringandTechnicalResearchCenterofJiangxiProvince,Nanchang,Jiangxi330003)

TherealizationofsocializedserviceofagriculturalmachineryundertheJ2EEframeworkwasresearched,aswellasthesecurityproblemsinapplicationsystemunderJ2EEmodel,includingidentityauthentication,accesscontrol,datatransmissionsecurityandJ2EEcomponentssecurity.Basedonthesesecurityproblems,thecorrespondingsolutiontotheSSLsecureproxyserverundertheEJBaccesscontrolandsinglesign-onoptionwasputforwardbycombiningwiththeJ2EEsecuremechanism.

J2EE;SSLsecureproxyserver;EJBmethod;Singlesign-onoption

國家科技支撐計劃項目(2014BAD10B00，2014BAD10B05)。

劉波平(1963- )，男，江西吉安人，教授級高級工程師，博士，從事農(nóng)業(yè)信息化、圖像處理研究。*通訊作者，助理工程師，碩士，從事信息系統(tǒng)安全研究。

2016-05-31

S126

A

0517-6611(2016)22-233-03