Поделиться через

Практическое руководство. Использование отдельных сертификатов X.509 для подписывания и шифрования

  • Статья

В этом разделе показано, как настроить Windows Communication Foundation (WCF) для использования различных сертификатов для подписывания сообщений и шифрования в клиенте и службе.

Чтобы разрешить использование отдельных сертификатов для подписывания и шифрования, необходимо создать настраиваемые учетные данные клиента или службы (или оба), так как WCF не предоставляет API для задания нескольких сертификатов клиента или службы. Кроме того, необходимо предоставить диспетчер маркеров безопасности для применения данных нескольких сертификатов и создания соответствующего поставщика маркеров безопасности для заданного использования ключа и указанного направления сообщения.

На представленном ниже рисунке показаны основные используемые классы, классы, от которых они наследуются (показаны стрелкой вверх), и типы возвращаемого значения некоторых методов и свойств.

Chart showing how client credentials are used

Дополнительные сведения о пользовательских учетных данных см. в руководстве по созданию пользовательских учетных данных клиента и службы.

Кроме того, необходимо создать пользовательское средство проверки идентификации и связать его с элементом привязки безопасности в специальной привязке. Следует также вместо учетных данных по умолчанию использовать пользовательские учетные данные.

На представленном ниже рисунке показаны классы, включенные в специальную привязку, и то, как осуществляется привязка пользовательского средства проверки идентификации. Существует несколько включенных элементов привязки, которые наследуются от BindingElement. AsymmetricSecurityBindingElement имеет свойство LocalClientSecuritySettings, возвращающее экземпляр IdentityVerifier, на основе которого настраивается MyIdentityVerifier.

Chart showing a custom binding element

Дополнительные сведения о создании средства проверки пользовательских удостоверений см. в разделе " Практическое руководство. Создание средства проверки пользовательского удостоверения клиента".

Использование отдельных сертификатов для подписывания и шифрования

  1. Определите новый класс учетных данных клиента, который наследуется от класса ClientCredentials. Реализуйте четыре новых свойства, чтобы разрешить спецификацию нескольких сертификатов: ClientSigningCertificate, ClientEncryptingCertificate, ServiceSigningCertificate и ServiceEncryptingCertificate. Кроме того, переопределите метод CreateSecurityTokenManager для возврата экземпляра пользовательского класса ClientCredentialsSecurityTokenManager, который определяется на следующем шаге.

    public class MyClientCredentials : ClientCredentials
{
    X509Certificate2 clientSigningCert;
    X509Certificate2 clientEncryptingCert;
    X509Certificate2 serviceSigningCert;
    X509Certificate2 serviceEncryptingCert;

    public MyClientCredentials()
    {
    }

    protected MyClientCredentials(MyClientCredentials other)
        : base(other)
    {
        this.clientEncryptingCert = other.clientEncryptingCert;
        this.clientSigningCert = other.clientSigningCert;
        this.serviceEncryptingCert = other.serviceEncryptingCert;
        this.serviceSigningCert = other.serviceSigningCert;
    }

    public X509Certificate2 ClientSigningCertificate
    {
        get
        {
            return this.clientSigningCert;
        }
        set
        {
            this.clientSigningCert = value;
        }
    }

    public X509Certificate2 ClientEncryptingCertificate
    {
        get
        {
            return this.clientEncryptingCert;
        }
        set
        {
            this.clientEncryptingCert = value;
        }
    }

    public X509Certificate2 ServiceSigningCertificate
    {
        get
        {
            return this.serviceSigningCert;
        }
        set
        {
            this.serviceSigningCert = value;
        }
    }

    public X509Certificate2 ServiceEncryptingCertificate
    {
        get
        {
            return this.serviceEncryptingCert;
        }
        set
        {
            this.serviceEncryptingCert = value;
        }
    }

    public override SecurityTokenManager CreateSecurityTokenManager()
    {
        return new MyClientCredentialsSecurityTokenManager(this);
    }

    protected override ClientCredentials CloneCore()
    {
        return new MyClientCredentials(this);
    }
}

    Public Class MyClientCredentials
    Inherits ClientCredentials

    Private clientSigningCert As X509Certificate2
    Private clientEncryptingCert As X509Certificate2
    Private serviceSigningCert As X509Certificate2
    Private serviceEncryptingCert As X509Certificate2

    Public Sub New()
    End Sub

    Protected Sub New(ByVal other As MyClientCredentials)
        MyBase.New(other)
        Me.clientEncryptingCert = other.clientEncryptingCert
        Me.clientSigningCert = other.clientSigningCert
        Me.serviceEncryptingCert = other.serviceEncryptingCert
        Me.serviceSigningCert = other.serviceSigningCert
    End Sub

    Public Property ClientSigningCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.clientSigningCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.clientSigningCert = value
        End Set
    End Property

    Public Property ClientEncryptingCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.clientEncryptingCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.clientEncryptingCert = value
        End Set
    End Property

    Public Property ServiceSigningCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.serviceSigningCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.serviceSigningCert = value
        End Set
    End Property

    Public Property ServiceEncryptingCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.serviceEncryptingCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.serviceEncryptingCert = value
        End Set
    End Property

    Public Overrides Function CreateSecurityTokenManager() As SecurityTokenManager
        Return New MyClientCredentialsSecurityTokenManager(Me)
    End Function

    Protected Overrides Function CloneCore() As ClientCredentials
        Return New MyClientCredentials(Me)
    End Function

End Class

  2. Определите новый диспетчер маркеров безопасности клиента, который наследуется от класса ClientCredentialsSecurityTokenManager. Переопределите метод CreateSecurityTokenProvider, чтобы создать соответствующий поставщик маркеров безопасности. Параметр requirement (SecurityTokenRequirement) обеспечивает направление сообщения и использование ключа.

    internal class MyClientCredentialsSecurityTokenManager :
    ClientCredentialsSecurityTokenManager
{
    MyClientCredentials credentials;

    public MyClientCredentialsSecurityTokenManager(
        MyClientCredentials credentials): base(credentials)
    {
        this.credentials = credentials;
    }

    public override SecurityTokenProvider CreateSecurityTokenProvider(
        SecurityTokenRequirement requirement)
    {
        SecurityTokenProvider result = null;
        if (requirement.TokenType == SecurityTokenTypes.X509Certificate)
        {
            MessageDirection direction = requirement.GetProperty
                <MessageDirection>(ServiceModelSecurityTokenRequirement.
                MessageDirectionProperty);
            if (direction == MessageDirection.Output)
            {
                if (requirement.KeyUsage == SecurityKeyUsage.Signature)
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(
                        this.credentials.ClientSigningCertificate);
                }
                else
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(this.credentials.
                        ServiceEncryptingCertificate);
                }
            }
            else
            {
                if (requirement.KeyUsage == SecurityKeyUsage.Signature)
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(this.
                        credentials.ServiceSigningCertificate);
                }
                else
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(credentials.
                        ClientEncryptingCertificate);
                }
            }
        }
        else
        {
            result = base.CreateSecurityTokenProvider(requirement);
        }

        return result;
    }

    public override SecurityTokenAuthenticator
        CreateSecurityTokenAuthenticator(SecurityTokenRequirement
        tokenRequirement, out SecurityTokenResolver outOfBandTokenResolver)
    {
        return base.CreateSecurityTokenAuthenticator(tokenRequirement,
            out outOfBandTokenResolver);
    }
}

    Friend Class MyClientCredentialsSecurityTokenManager
    Inherits ClientCredentialsSecurityTokenManager

    Private credentials As MyClientCredentials

    Public Sub New(ByVal credentials As MyClientCredentials)
        MyBase.New(credentials)
        Me.credentials = credentials
    End Sub

    Public Overrides Function CreateSecurityTokenProvider(ByVal requirement As SecurityTokenRequirement) As SecurityTokenProvider
        Dim result As SecurityTokenProvider = Nothing
        If requirement.TokenType = SecurityTokenTypes.X509Certificate Then
            Dim direction = requirement.GetProperty(Of MessageDirection)(ServiceModelSecurityTokenRequirement.MessageDirectionProperty)
            If direction = MessageDirection.Output Then
                If requirement.KeyUsage = SecurityKeyUsage.Signature Then
                    result = New X509SecurityTokenProvider(Me.credentials.ClientSigningCertificate)
                Else
                    result = New X509SecurityTokenProvider(Me.credentials.ServiceEncryptingCertificate)
                End If
            Else
                If requirement.KeyUsage = SecurityKeyUsage.Signature Then
                    result = New X509SecurityTokenProvider(Me.credentials.ServiceSigningCertificate)
                Else
                    result = New X509SecurityTokenProvider(credentials.ClientEncryptingCertificate)
                End If
            End If
        Else
            result = MyBase.CreateSecurityTokenProvider(requirement)
        End If

        Return result
    End Function

    Public Overrides Function CreateSecurityTokenAuthenticator(ByVal tokenRequirement As SecurityTokenRequirement, _
                                                               <System.Runtime.InteropServices.Out()> ByRef outOfBandTokenResolver As SecurityTokenResolver) As SecurityTokenAuthenticator
        Return MyBase.CreateSecurityTokenAuthenticator(tokenRequirement, _
                                                       outOfBandTokenResolver)
    End Function

End Class

  3. Определите новый класс учетных данных службы, который наследуется от класса ServiceCredentials. Реализуйте четыре новых свойства, чтобы разрешить спецификацию нескольких сертификатов: ClientSigningCertificate, ClientEncryptingCertificate, ServiceSigningCertificate и ServiceEncryptingCertificate. Кроме того, переопределите метод CreateSecurityTokenManager для возврата экземпляра пользовательского класса ServiceCredentialsSecurityTokenManager, который определяется на следующем шаге.

    public class MyServiceCredentials : ServiceCredentials
{
    X509Certificate2 clientSigningCert;
    X509Certificate2 clientEncryptingCert;
    X509Certificate2 serviceSigningCert;
    X509Certificate2 serviceEncryptingCert;

    public MyServiceCredentials()
    {
    }

    protected MyServiceCredentials(MyServiceCredentials other)
        : base(other)
    {
        this.clientEncryptingCert = other.clientEncryptingCert;
        this.clientSigningCert = other.clientSigningCert;
        this.serviceEncryptingCert = other.serviceEncryptingCert;
        this.serviceSigningCert = other.serviceSigningCert;
    }

    public X509Certificate2 ClientSigningCertificate
    {
        get
        {
            return this.clientSigningCert;
        }
        set
        {
            this.clientSigningCert = value;
        }
    }

    public X509Certificate2 ClientEncryptingCertificate
    {
        get
        {
            return this.clientEncryptingCert;
        }
        set
        {
            this.clientEncryptingCert = value;
        }
    }

    public X509Certificate2 ServiceSigningCertificate
    {
        get
        {
            return this.serviceSigningCert;
        }
        set
        {
            this.serviceSigningCert = value;
        }
    }

    public X509Certificate2 ServiceEncryptingCertificate
    {
        get
        {
            return this.serviceEncryptingCert;
        }
        set
        {
            this.serviceEncryptingCert = value;
        }
    }

    public override SecurityTokenManager CreateSecurityTokenManager()
    {
        return new MyServiceCredentialsSecurityTokenManager(this);
    }

    protected override ServiceCredentials CloneCore()
    {
        return new MyServiceCredentials(this);
    }
}

    Public Class MyServiceCredentials
    Inherits ServiceCredentials

    Private clientSigningCert As X509Certificate2
    Private clientEncryptingCert As X509Certificate2
    Private serviceSigningCert As X509Certificate2
    Private serviceEncryptingCert As X509Certificate2

    Public Sub New()
    End Sub

    Protected Sub New(ByVal other As MyServiceCredentials)
        MyBase.New(other)
        Me.clientEncryptingCert = other.clientEncryptingCert
        Me.clientSigningCert = other.clientSigningCert
        Me.serviceEncryptingCert = other.serviceEncryptingCert
        Me.serviceSigningCert = other.serviceSigningCert
    End Sub

    Public Property ClientSigningCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.clientSigningCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.clientSigningCert = value
        End Set
    End Property

    Public Property ClientEncryptingCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.clientEncryptingCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.clientEncryptingCert = value
        End Set
    End Property

    Public Property ServiceSigningCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.serviceSigningCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.serviceSigningCert = value
        End Set
    End Property

    Public Property ServiceEncryptingCertificate() As X509Certificate2
        Get
            Return Me.serviceEncryptingCert
        End Get
        Set(ByVal value As X509Certificate2)
            Me.serviceEncryptingCert = value
        End Set
    End Property

    Public Overrides Function CreateSecurityTokenManager() As SecurityTokenManager
        Return New MyServiceCredentialsSecurityTokenManager(Me)
    End Function

    Protected Overrides Function CloneCore() As ServiceCredentials
        Return New MyServiceCredentials(Me)
    End Function

End Class

  4. Определите новый диспетчер маркеров безопасности службы, который наследуется от класса ServiceCredentialsSecurityTokenManager. Переопределите метод CreateSecurityTokenProvider для создания соответствующего поставщика маркеров безопасности при условии переданных в него направления сообщения и использования ключа.

    internal class MyServiceCredentialsSecurityTokenManager :
    ServiceCredentialsSecurityTokenManager
{
    MyServiceCredentials credentials;

    public MyServiceCredentialsSecurityTokenManager(
        MyServiceCredentials credentials)
        : base(credentials)
    {
        this.credentials = credentials;
    }

    public override SecurityTokenProvider CreateSecurityTokenProvider(
        SecurityTokenRequirement requirement)
    {
        SecurityTokenProvider result = null;
        if (requirement.TokenType == SecurityTokenTypes.X509Certificate)
        {
            MessageDirection direction = requirement.
                GetProperty<MessageDirection>(
                ServiceModelSecurityTokenRequirement.
                MessageDirectionProperty);
            if (direction == MessageDirection.Input)
            {
                if (requirement.KeyUsage == SecurityKeyUsage.Exchange)
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(
                        credentials.ServiceEncryptingCertificate);
                }
                else
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(
                        credentials.ClientSigningCertificate);
                }
            }
            else
            {
                if (requirement.KeyUsage == SecurityKeyUsage.Signature)
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(
                        credentials.ServiceSigningCertificate);
                }
                else
                {
                    result = new X509SecurityTokenProvider(
                        credentials.ClientEncryptingCertificate);
                }
            }
        }
        else
        {
            result = base.CreateSecurityTokenProvider(requirement);
        }
        return result;
    }
}

    Friend Class MyServiceCredentialsSecurityTokenManager
    Inherits ServiceCredentialsSecurityTokenManager

    Private credentials As MyServiceCredentials

    Public Sub New(ByVal credentials As MyServiceCredentials)
        MyBase.New(credentials)
        Me.credentials = credentials
    End Sub

    Public Overrides Function CreateSecurityTokenProvider(ByVal requirement As SecurityTokenRequirement) As SecurityTokenProvider
        Dim result As SecurityTokenProvider = Nothing
        If requirement.TokenType = SecurityTokenTypes.X509Certificate Then
            Dim direction = requirement.GetProperty(Of MessageDirection)(ServiceModelSecurityTokenRequirement.MessageDirectionProperty)
            If direction = MessageDirection.Input Then
                If requirement.KeyUsage = SecurityKeyUsage.Exchange Then
                    result = New X509SecurityTokenProvider(credentials.ServiceEncryptingCertificate)
                Else
                    result = New X509SecurityTokenProvider(credentials.ClientSigningCertificate)
                End If
            Else
                If requirement.KeyUsage = SecurityKeyUsage.Signature Then
                    result = New X509SecurityTokenProvider(credentials.ServiceSigningCertificate)
                Else
                    result = New X509SecurityTokenProvider(credentials.ClientEncryptingCertificate)
                End If
            End If
        Else
            result = MyBase.CreateSecurityTokenProvider(requirement)
        End If
        Return result
    End Function

End Class

Использование нескольких сертификатов на клиенте

  1. Создайте специальную привязку. Элемент привязки безопасности должен работать в дуплексном режиме, чтобы обеспечить наличие разных поставщиков маркеров безопасности для запросов и ответов. Это можно реализовать, например, посредством использования дуплексного транспорта или применения элемента CompositeDuplexBindingElement, как показано в следующем коде. Свяжите пользовательское средство IdentityVerifier, которое определяется на следующем шаге, с элементом привязки безопасности. Замените учетные данные клиента по умолчанию на ранее созданные пользовательские учетные данные клиента.

                EndpointAddress serviceEndpoint =
                new EndpointAddress(new Uri("http://localhost:6060/service"));

            CustomBinding binding = new CustomBinding();

            AsymmetricSecurityBindingElement securityBE =
                SecurityBindingElement.CreateMutualCertificateDuplexBindingElement(
                MessageSecurityVersion.
WSSecurity10WSTrustFebruary2005WSSecureConversationFebruary2005WSSecurityPolicy11BasicSecurityProfile10);
            // Add a custom IdentityVerifier because the service uses two certificates
            // (one for signing and one for encryption) and an endpoint identity that
            // contains a single identity claim.
            securityBE.LocalClientSettings.IdentityVerifier = new MyIdentityVerifier();
            binding.Elements.Add(securityBE);

            CompositeDuplexBindingElement compositeDuplex =
                new CompositeDuplexBindingElement();
            compositeDuplex.ClientBaseAddress = new Uri("http://localhost:6061/client");
            binding.Elements.Add(compositeDuplex);

            binding.Elements.Add(new OneWayBindingElement());

            binding.Elements.Add(new HttpTransportBindingElement());

            using (ChannelFactory<IMyServiceChannel> factory =
                new ChannelFactory<IMyServiceChannel>(binding, serviceEndpoint))
            {
                MyClientCredentials credentials = new MyClientCredentials();
                SetupCertificates(credentials);
                factory.Endpoint.Behaviors.Remove(typeof(ClientCredentials));
                factory.Endpoint.Behaviors.Add(credentials);

                IMyServiceChannel channel = factory.CreateChannel();
                Console.WriteLine(channel.Hello("world"));
                channel.Close();
            }

    Dim serviceEndpoint As New EndpointAddress(New Uri("http://localhost:6060/service"))

Dim binding As New CustomBinding()

Dim securityBE = SecurityBindingElement.CreateMutualCertificateDuplexBindingElement(MessageSecurityVersion.WSSecurity10WSTrustFebruary2005WSSecureConversationFebruary2005WSSecurityPolicy11BasicSecurityProfile10)
' Add a custom IdentityVerifier because the service uses two certificates 
' (one for signing and one for encryption) and an endpoint identity that 
' contains a single identity claim.
securityBE.LocalClientSettings.IdentityVerifier = New MyIdentityVerifier()
binding.Elements.Add(securityBE)

Dim compositeDuplex As New CompositeDuplexBindingElement()

compositeDuplex.ClientBaseAddress = New Uri("http://localhost:6061/client")

With binding.Elements
    .Add(compositeDuplex)
    .Add(New OneWayBindingElement())
    .Add(New HttpTransportBindingElement())
End With

Using factory As New ChannelFactory(Of IMyServiceChannel)(binding, serviceEndpoint)
    Dim credentials As New MyClientCredentials()
    SetupCertificates(credentials)

    With factory.Endpoint.Behaviors
        .Remove(GetType(ClientCredentials))
        .Add(credentials)
    End With

    Dim channel = factory.CreateChannel()
    Console.WriteLine(channel.Hello("world"))
    channel.Close()
End Using

  2. Определите пользовательское средство IdentityVerifier. Служба имеет несколько идентификаторов, поскольку для шифрования запроса и подписывания ответа используются разные сертификаты.

    Примечание.

    В следующем примере предоставленное пользовательское средство проверки идентификации в демонстрационных целях не выполняет никакой проверки идентификации конечных точек. Для рабочего кода так делать не рекомендуется.

    class MyIdentityVerifier : IdentityVerifier
{
    IdentityVerifier defaultVerifier;

    public MyIdentityVerifier()
    {
        this.defaultVerifier = IdentityVerifier.CreateDefault();
    }

    public override bool CheckAccess(EndpointIdentity identity,
        AuthorizationContext authContext)
    {
        // The following implementation is for demonstration only, and
        // does not perform any checks regarding EndpointIdentity.
        // Do not use this for production code.
        return true;
    }

    public override bool TryGetIdentity(EndpointAddress reference,
        out EndpointIdentity identity)
    {
        return this.defaultVerifier.TryGetIdentity(reference, out identity);
    }
}


    Friend Class MyIdentityVerifier
    Inherits IdentityVerifier

    Private defaultVerifier As IdentityVerifier

    Public Sub New()
        Me.defaultVerifier = IdentityVerifier.CreateDefault()
    End Sub

    Public Overrides Function CheckAccess(ByVal identity As EndpointIdentity, ByVal authContext As AuthorizationContext) As Boolean
        ' The following implementation is for demonstration only, and
        ' does not perform any checks regarding EndpointIdentity.
        ' Do not use this for production code.
        Return True
    End Function

    Public Overrides Function TryGetIdentity(ByVal reference As EndpointAddress, <System.Runtime.InteropServices.Out()> ByRef identity As EndpointIdentity) As Boolean
        Return Me.defaultVerifier.TryGetIdentity(reference, identity)
    End Function

End Class

Использование нескольких сертификатов в службе

  1. Создайте специальную привязку. Элемент привязки безопасности должен работать в дуплексном режиме, чтобы обеспечить наличие разных поставщиков маркеров безопасности для запросов и ответов. Так же как для клиента, используйте дуплексный транспорт или элемент CompositeDuplexBindingElement, как показано в следующем коде. Замените учетные данные службы по умолчанию на ранее созданные пользовательские учетные данные службы.

                Uri serviceEndpoint = new Uri("http://localhost:6060/service");
            using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(Service), serviceEndpoint))
            {
                CustomBinding binding = new CustomBinding();
                binding.Elements.Add(SecurityBindingElement.
                    CreateMutualCertificateDuplexBindingElement(
MessageSecurityVersion.WSSecurity10WSTrustFebruary2005WSSecureConversationFebruary2005WSSecurityPolicy11BasicSecurityProfile10));
                binding.Elements.Add(new CompositeDuplexBindingElement());
                binding.Elements.Add(new OneWayBindingElement());
                binding.Elements.Add(new HttpTransportBindingElement());

                MyServiceCredentials credentials = new MyServiceCredentials();
                SetupCertificates(credentials);
                host.Description.Behaviors.Remove(typeof(ServiceCredentials));
                host.Description.Behaviors.Add(credentials);

                ServiceEndpoint endpoint = host.AddServiceEndpoint(
                    typeof(IMyService), binding, "");
                host.Open();

                Console.WriteLine("Service started, press ENTER to stop...");
                Console.ReadLine();
            }

    Dim serviceEndpoint As New Uri("http://localhost:6060/service")
Using host As New ServiceHost(GetType(Service), serviceEndpoint)
    Dim binding As New CustomBinding()

    With binding.Elements
        .Add(SecurityBindingElement.CreateMutualCertificateDuplexBindingElement(MessageSecurityVersion.WSSecurity10WSTrustFebruary2005WSSecureConversationFebruary2005WSSecurityPolicy11BasicSecurityProfile10))
        .Add(New CompositeDuplexBindingElement())
        .Add(New OneWayBindingElement())
        .Add(New HttpTransportBindingElement())
    End With

    Dim credentials As New MyServiceCredentials()
    SetupCertificates(credentials)
    With host.Description.Behaviors
        .Remove(GetType(ServiceCredentials))
        .Add(credentials)
    End With

    Dim endpoint = host.AddServiceEndpoint(GetType(IMyService), binding, "")
    host.Open()

    Console.WriteLine("Service started, press ENTER to stop...")
    Console.ReadLine()
End Using

См. также