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ActiveMQ的安全机制使用及其源代码分析
 

发布于2013-5-3
 

ActiveMQ是目前较为流行的一款开源消息服务器。最近在项目开发中，需要为ActiveMQ开发基于IP的验证和授权机制，因此，对ActiveMQ的安全机制进行了了解，以下将介绍ActiveMQ的安全机制使用及其源代码分析。

本文开发环境介绍：

操作系统：Windows XP

Java：jdk 1.6.0_12

maven：maven 3.0.4

ActiveMQ：ActiveMQ 5.6.0

ActiveMQ安全机制的介绍

安全机制一般包含验证（Authentication）和授权（Authorization）两部分。在ActiveMQ中，验证指通过访问者的用户名和密码实现用户身份的验证，授权指为消息目标（队列或主题）的读、写、管理指定具有相应权限的用户组，并为用户分配权限。ActiveMQ的安全机制基于插件实现。

ActiveMQ提供两种验证插件，分别是：

1）Simple authentication plugin-in；

2）JAAS（Java Authentication and Authorization Service）authentication plugin-in。ActiveMQ提供一种授权插件：Authorization plugin-in。

ActiveMQ安全机制的使用

1. ActiveMQ的使用

可从ActiveMQ官网“http://activemq.apache.org/”下载ActiveMQ的源代码包或二进制分发包。由于ActiveMQ使用Java开发，因此需要预先安装jdk，另外，由于ActiveMQ的开发使用了maven，因此，若下载的是源代码包，需要预先安装maven。解压源代码包，并在源代码包目录下执行“mvn install -Dmaven.test.skip=true ”完成编译、打包和安装，成功后，会在assembly\target下生成二进制分发包。若下载的是二进制分发包，解压即可。

ActiveMQ的二进制分发包目录如下所示：

进入bin文件，执行脚本，即可运行ActiveMQ。

2. Simple authentication plugin-in的使用

在activemq.xml中如下配置：

<plugins> 
    <simpleAuthenticationPlugin> 
        <users> 
            <authenticationUser username="system" password="password" 
                groups="users,admins"/> 
            <authenticationUser username="user" password="password" 
                groups="users"/> 
            <authenticationUser username="guest" password="password" groups="guests"/> 
        </users> 
    </simpleAuthenticationPlugin> 
</plugins>

3. JAAS authentication plugin-in的使用

在activemq.xml中如下配置：

<plugins> 
    <jaasAuthenticationPlugin configuration="activemq-domain" /> 
</plugins>

创建login.config文件：

activemq-domain { 
  org.apache.activemq.jaas.PropertiesLoginModule required 
    debug=true 
    org.apache.activemq.jaas.properties.user="users.properties" 
    org.apache.activemq.jaas.properties.group="groups.properties"; 
};

创建users.properties和groups.properties文件，包含用户和用户组信息。

users.properties：

system=password 
user=password 
guest=password

groups.properties：

admins=system 
users=system,user 
guests=guest

4. Authorization plugin-in的使用

在activemq.xml中如下配置：

<plugins> 
  <authorizationPlugin> 
    <map> 
      <authorizationMap> 
        <authorizationEntries> 
          <authorizationEntry queue=">" read="admins" write="admins" admin="admins" /> 
          <authorizationEntry queue="USERS.>" read="users" write="users" admin="users" /> 
          <authorizationEntry queue="GUEST.>" read="guests" write="guests,users" admin="guests,users" /> 
          
          <authorizationEntry queue="TEST.Q" read="guests" write="guests" /> 
          
          <authorizationEntry topic=">" read="admins" write="admins" admin="admins" /> 
          <authorizationEntry topic="USERS.>" read="users" write="users" admin="users" /> 
          <authorizationEntry topic="GUEST.>" read="guests" write="guests,users" admin="guests,users" /> 
          
          <authorizationEntry topic="ActiveMQ.Advisory.>" read="guests,users" write="guests,users" admin="guests,users"/> 
        </authorizationEntries> 
      </authorizationMap> 
    </map> 
  </authorizationPlugin> 
</plugins>

ActiveMQ安全机制的源代码分析

ActiveMQ在其maven工程的activemq-core模块中实现安全机制。ActiveMQ原有安全机制均基于插件实现，实现思路如图所示。

其中，Broker接口是ActiveMQ的核心接口，ActiveMQ消息服务器对象即该接口的实现。接口BrokerPlugin通过installPlugin方法传入Broker对象，为其创建插件。BrokerFilter类也实现自Broker接口，其与Broker的关系，类似于Struts中Interceptor与Action的关系，多个BrokerFilter对象以及消息服务器Broker对象通过指向下一个对象的引用next构成链状结构，当创建连接、消息生产者、消息消费者时，先后执行BrokerFilter中的相应方法，直至执行消息服务器中的方法，而安全机制类即继承自BrokerFilter。

ActiveMQ原有安全机制的相关类均继承或实现自上述类或接口，安全机制的类包为activemq-core中的org.apache.activemq.security。

1. Simple authentication plugin-in的源代码分析

Simple authentication plugin-in主要包含两个基本类：SimpleAuthenticationPlugin（实现自BrokerPlugin）和SimpleAuthenticationBroker（继承自BrokerFilter）。

SimpleAuthenticationPlugin部分代码：

public class SimpleAuthenticationPlugin implements BrokerPlugin { 
    private Map<String, String> userPasswords; 
    private Map<String, Set<Principal>> userGroups; 
    private static final String DEFAULT_ANONYMOUS_USER = "anonymous"; 
    private static final String DEFAULT_ANONYMOUS_GROUP = "anonymous"; 
    private String anonymousUser = DEFAULT_ANONYMOUS_USER; 
    private String anonymousGroup = DEFAULT_ANONYMOUS_GROUP; 
    private boolean anonymousAccessAllowed = false; 
    //...... 
    //安装插件时，根据activemq.xml中的配置，新建 SimpleAuthenticationBroker对象， 并返回该对象  
    public Broker installPlugin(Broker parent) { 
        SimpleAuthenticationBroker broker = new SimpleAuthenticationBroker(parent, userPasswords, userGroups); 
        broker.setAnonymousAccessAllowed(anonymousAccessAllowed); 
        broker.setAnonymousUser(anonymousUser); 
        broker.setAnonymousGroup(anonymousGroup); 
        return broker; 
    } 
    //...... 
}

SimpleAuthenticationBroker部分代码：

public class SimpleAuthenticationBroker extends BrokerFilter { 
 
    private boolean anonymousAccessAllowed = false; 
    private String anonymousUser; 
    private String anonymousGroup; 
    private final Map<String,String> userPasswords; 
    private final Map<String,Set<Principal>> userGroups; 
    private final CopyOnWriteArrayList<SecurityContext> securityContexts = new CopyOnWriteArrayList<SecurityContext>(); 
 
    //...... 
    //由于验证需要在创建连接时进行，因此重写BrokerFilter的addConnection方法 
    public void addConnection(ConnectionContext context, ConnectionInfo info) throws Exception { 
 
        SecurityContext s = context.getSecurityContext(); 
        if (s == null) { 
            
        //若允许匿名访问，则不进行验证 
        // Check the username and password. 
            if (anonymousAccessAllowed && info.getUserName() == null && info.getPassword() == null) { 
                info.setUserName(anonymousUser); 
                s = new SecurityContext(info.getUserName()) { 
                    public Set<Principal> getPrincipals() { 
                        Set<Principal> groups = new HashSet<Principal>(); 
                        groups.add(new GroupPrincipal(anonymousGroup)); 
                        return groups; 
                    } 
                }; 
       //若不允许匿名访问，则验证连接的用户名和密码是否与配置文件中的一致，若不一致，则抛出安全异常           
        } else { 
                String pw = userPasswords.get(info.getUserName()); 
                if (pw == null || !pw.equals(info.getPassword())) { 
                    throw new SecurityException( 
                            "User name [" + info.getUserName() + "] or password is invalid."); 
                } 
 
                final Set<Principal> groups = userGroups.get(info.getUserName()); 
                s = new SecurityContext(info.getUserName()) { 
                    public Set<Principal> getPrincipals() { 
                        return groups; 
                    } 
                }; 
            } 
 
            context.setSecurityContext(s); 
            securityContexts.add(s); 
        } 
        
    //调用父对象的addConnection方法，即调用next引用的Broker对象的addConnection方法 
    try { 
            super.addConnection(context, info); 
        } catch (Exception e) { 
            securityContexts.remove(s); 
            context.setSecurityContext(null); 
            throw e; 
        } 
    } 
    //...... 
}

2. JAAS authentication plugin-in的源代码分析

JAAS authentication plugin-in主要包含两个基本类：JaasAuthenticationPlugin（实现自BrokerPlugin）JaasAuthenticationBroker（继承自BrokerFilter）。

JaasAuthenticationPlugin部分代码：

public class JaasAuthenticationPlugin implements BrokerPlugin { 
    protected String configuration = "activemq-domain"; 
    //...... 
    public Broker installPlugin(Broker broker) { 
       //读取配置文件， 初始化JAAS    
       initialiseJaas(); 
       //创建JaasAuthenticationBroker对象并返回        
       return new JaasAuthenticationBroker(broker, configuration); 
    } 
    //...... 
}

JaasAuthenticationBroker部分代码：

public class JaasAuthenticationBroker extends BrokerFilter { 
 
    private final String jassConfiguration; 
    private final CopyOnWriteArrayList<SecurityContext> securityContexts = new CopyOnWriteArrayList<SecurityContext>(); 
 
    //...... 
    //由于验证需要在创建连接时进行，因此重写BrokerFilter的addConnection方法    
    public void addConnection(ConnectionContext context, ConnectionInfo info) throws Exception { 
 
        if (context.getSecurityContext() == null) { 
            // Set the TCCL since it seems JAAS needs it to find the login 
            // module classes. 
            ClassLoader original = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); 
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(JaasAuthenticationBroker.class.getClassLoader()); 
            try { 
                // Do the login. 
                try { 
                    JassCredentialCallbackHandler callback = new JassCredentialCallbackHandler(info 
                        .getUserName(), info.getPassword()); 
                    LoginContext lc = new LoginContext(jassConfiguration, callback); 
                    lc.login(); 
                    Subject subject = lc.getSubject(); 
 
                    //基于JAAS判断用户名和密码是否正确 
                    SecurityContext s = new JaasSecurityContext(info.getUserName(), subject); 
                    context.setSecurityContext(s); 
                    securityContexts.add(s); 
                } catch (Exception e) { 
                    throw (SecurityException)new SecurityException("User name [" + info.getUserName() + "] or password is invalid.") 
                        .initCause(e); 
                } 
            } finally { 
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(original); 
            } 
        } 
        //调用父对象的addConnection方法，即调用next引用的Broker对象的addConnection方法 
        super.addConnection(context, info); 
    } 
    //...... 
}

3. Authorization plugin-in的源代码分析

Authorization plugin-in主要包含两个基本类：AuthorizationPlugin（实现自BrokerPlugin）AuthorizationBroker（继承自BrokerFilter）。

AuthorizationPlugin部分代码：

ublic class AuthorizationPlugin implements BrokerPlugin { 
 
    //AuthorizationMap对象存储activemq.xml中消息目标、读、写、管理用户组信息 
    private AuthorizationMap map; 
 
    //...... 
    //创建 AuthorizationBroker 对象并返回     
    public Broker installPlugin(Broker broker) { 
        if (map == null) { 
            throw new IllegalArgumentException("You must configure a 'map' property"); 
        } 
        return new AuthorizationBroker(broker, map); 
    } 
    //...... 
}

AuthorizationBroker部分代码：

public class AuthorizationBroker extends BrokerFilter implements SecurityAdminMBean { 
 
    private final AuthorizationMap authorizationMap; 
 
    //......     
    //由于需要授权是否可管理消息目标，因此重写BrokerFilter的 addDestinationInfo 方法   
    @Override 
    public void addDestinationInfo(ConnectionContext context, DestinationInfo info) throws Exception { 
        addDestination(context, info.getDestination(),true); 
        super.addDestinationInfo(context, info); 
    } 
 
    //由于需要授权是否可管理消息目标，因此重写BrokerFilter的  addDestination  方法      
    @Override 
    public Destination addDestination(ConnectionContext context,
 ActiveMQDestination destination,boolean create) throws Exception { 
        final SecurityContext securityContext = context.getSecurityContext(); 
        if (securityContext == null) { 
            throw new SecurityException("User is not authenticated."); 
        } 
        
        Destination existing = this.getDestinationMap().get(destination); 
        if (existing != null) { 
            return super.addDestination(context, destination,create); 
        } 
        
    //从访问控制列表中查看是否具有授权        
    if (!securityContext.isBrokerContext()) { 
            Set<?> allowedACLs = null; 
            if (!destination.isTemporary()) { 
                allowedACLs = authorizationMap.getAdminACLs(destination); 
            } else { 
                allowedACLs = authorizationMap.getTempDestinationAdminACLs(); 
            } 
 
            if (allowedACLs != null && !securityContext.isInOneOf(allowedACLs)) { 
                throw new SecurityException("User " + securityContext.getUserName() + " is not authorized to create: " + destination); 
            } 
 
        } 
 
        //调用next引用的addDestination方法        
        return super.addDestination(context, destination,create); 
    } 
 
    
    //由于需要授权是否可读消息，因此重写BrokerFilter的  addConsume
r  方法，在该方法中，从访问控制列表中查看是否具有读授权，并调用next引用的addConsumer方法         
    @Override 
    public Subscription addConsumer(ConnectionContext context, ConsumerInfo info) throws Exception {  
        //......  
        return super.addConsumer(context, info); 
    } 
 
    //由于需要授权是否可写消息，因此重写BrokerFilter的  addProducer   方法，在该方法中，
从访问控制列表中查看是否具有写授权，并调用next引用的 addProducer 方法      
    @Override 
    public void addProducer(ConnectionContext context, ProducerInfo info) throws Exception {  
        //......  
        super.addProducer(context, info); 
    } 
    //......  
}

ActiveMQ提供了便利的插件开发方式，并基于插件实现了包含验证和授权的安全机制。参考ActiveMQ的源代码，可以进行插件开发，实现个性化的安全机制，如基于IP的验证和授权。

 
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