Tomcat容器的安全认证和鉴权讲解

发布时间：2021-09-13 14:14:43 作者：chen
来源：亿速云阅读：194

# Tomcat容器的安全认证和鉴权讲解

## 目录
1. [安全认证基础概念](#一安全认证基础概念)
   - 1.1 [认证与鉴权的区别](#11-认证与鉴权的区别)
   - 1.2 [Web安全标准](#12-web安全标准)
2. [Tomcat认证机制详解](#二tomcat认证机制详解)
   - 2.1 [BASIC认证](#21-basic认证)
   - 2.2 [DIGEST认证](#22-digest认证)
   - 2.3 [FORM认证](#23-form认证)
   - 2.4 [CLIENT-CERT认证](#24-client-cert认证)
3. [基于Realm的鉴权实现](#三基于realm的鉴权实现)
   - 3.1 [JDBCRealm配置](#31-jdbcrealm配置)
   - 3.2 [DataSourceRealm实践](#32-datasourcerealm实践)
   - 3.3 [JNDIRealm集成LDAP](#33-jndirealm集成ldap)
4. [安全加固最佳实践](#四安全加固最佳实践)
   - 4.1 [HTTPS强制配置](#41-https强制配置)
   - 4.2 [会话固定防护](#42-会话固定防护)
   - 4.3 [CSRF防御策略](#43-csrf防御策略)
5. [审计与监控方案](#五审计与监控方案)
   - 5.1 [访问日志分析](#51-访问日志分析)
   - 5.2 [JMX安全监控](#52-jmx安全监控)
6. [常见漏洞防护](#六常见漏洞防护)
   - 6.1 [CVE-2020-1938防护](#61-cve-2020-1938防护)
   - 6.2 [目录遍历防御](#62-目录遍历防御)

---

## 一、安全认证基础概念

### 1.1 认证与鉴权的区别

**认证（Authentication）** 是验证主体身份的过程，常见方式包括：
- 用户名/密码凭证
- 数字证书
- 生物特征识别

**鉴权（Authorization）** 确定已认证用户是否有权限执行特定操作，通常通过：
- 角色检查（Role-based）
- 权限列表（ACL）
- 访问控制策略（ABAC）

```java
// 伪代码示例
if (authenticate(user)) {  // 认证阶段
    if (checkPermission(user, "DELETE_FILE")) {  // 鉴权阶段
        // 执行操作
    }
}

1.2 Web安全标准

标准	描述	Tomcat支持
Servlet规范	定义`<security-constraint>`元素	全版本支持
JAAS	可插拔认证模块框架	需额外配置
OWASP Top 10	Web应用安全风险指南	部分防护措施

二、Tomcat认证机制详解

2.1 BASIC认证

配置示例（server.xml）：

<Realm className="org.apache.catalina.realm.MemoryRealm">
    <user name="admin" password="s3cret" roles="manager-gui"/>
</Realm>

特点： - Base64编码传输（需配合HTTPS） - 无会话状态 - 浏览器自动弹出认证对话框

2.2 DIGEST认证

数学原理：

HASH = MD5(username:realm:password)
response = MD5(HASH:nonce:HTTPMethod:URI)

优势： - 避免密码明文传输 - 防止重放攻击（通过nonce机制）

2.3 FORM认证

登录页面关键代码：

<form method="POST" action="j_security_check">
    <input name="j_username" type="text">
    <input name="j_password" type="password">
</form>

会话管理： - 依赖JSESSIONID Cookie - 需配置<session-timeout>控制有效期

2.4 CLIENT-CERT认证

配置步骤： 1. 生成服务端密钥库：

   keytool -genkey -alias tomcat -keyalg RSA -keystore conf/keystore.jks

修改Connector配置：


<Connector port="8443" protocol="HTTP/1.1" SSLEnabled="true"
   clientAuth="true" sslProtocol="TLS"/>

三、基于Realm的鉴权实现

3.1 JDBCRealm配置

数据库表结构要求：

CREATE TABLE users (
    username VARCHAR(15) PRIMARY KEY,
    password VARCHAR(32) NOT NULL
);

CREATE TABLE roles (
    username VARCHAR(15) NOT NULL,
    role VARCHAR(15) NOT NULL
);

Realm配置：

<Realm className="org.apache.catalina.realm.JDBCRealm"
       driverName="com.mysql.jdbc.Driver"
       connectionURL="jdbc:mysql://localhost/authdb"
       userTable="users" userNameCol="username" userCredCol="password"
       userRoleTable="roles" roleNameCol="role"/>

3.2 DataSourceRealm实践

连接池配置（context.xml）：

<Resource name="jdbc/AuthDB" auth="Container"
          type="javax.sql.DataSource"
          maxTotal="20" maxIdle="5"
          username="dbuser" password="dbpass"
          driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
          url="jdbc:mysql://localhost:3306/authdb"/>

3.3 JNDIRealm集成LDAP

Active Directory配置：

<Realm className="org.apache.catalina.realm.JNDIRealm"
       connectionURL="ldap://dc.example.com:389"
       userPattern="CN={0},OU=Users,DC=example,DC=com"
       roleBase="OU=Groups,DC=example,DC=com"
       roleName="cn"
       roleSearch="(member={0})"/>

四、安全加固最佳实践

4.1 HTTPS强制配置

安全头配置（web.xml）：

<filter>
    <filter-name>httpHeaderSecurity</filter-name>
    <filter-class>org.apache.catalina.filters.HttpHeaderSecurityFilter</filter-class>
    <init-param>
        <param-name>hstsEnabled</param-name>
        <param-value>true</param-value>
    </init-param>
</filter>

4.2 会话固定防护

配置方法：

<Manager className="org.apache.catalina.session.PersistentManager"
         distributable="true">
    <Store className="org.apache.catalina.session.FileStore"/>
</Manager>

4.3 CSRF防御策略

实现方案： 1. 添加随机Token 2. 验证Referer头 3. 使用SameSite Cookie属性

五、审计与监控方案

5.1 访问日志分析

日志格式配置（server.xml）：

<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve"
       directory="logs" prefix="access_log" suffix=".txt"
       pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b %D %{User-Agent}i"/>

5.2 JMX安全监控

启用JMX远程监控：

CATALINA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999"

六、常见漏洞防护

6.1 CVE-2020-1938防护

修复措施： 1. 升级到Tomcat 9.0.31+ 2. 禁用AJP协议：

   <!-- 注释或删除以下配置 -->
   <!-- <Connector protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> -->

6.2 目录遍历防御

web.xml配置：

<init-param>
    <param-name>listings</param-name>
    <param-value>false</param-value>
</init-param>

最佳实践总结：
1. 生产环境必须使用HTTPS+FORM认证组合
2. 定期审计Realm数据源权限配置
3. 保持Tomcat版本最新安全补丁
4. 实现最小权限原则的访问控制 “`

（注：此为精简框架，完整5450字版本需扩展每个章节的实战案例、性能对比数据、故障排查手册等内容）