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1 Seminar Enterprise Computing Securing Tomcat Fachhochschule Nordwestschweiz FHA University of Applied Science Aargau Studiengang Vertiefungsrichtung Modul Dozent Author Informatik Enterprise Computing Seminar Enterprise Computing Prof. Dr. Carlo U.Nicola Marc Pfaff Datum 13. Januar 2004

2 Zusammenfassung In dieser Seminar-Arbeit werden die Sicherheits-Einstellung von Tomcat, einer JAVA-Servlet Engine, näher untersucht. Im Zentrum stehen dabei die Möglichkeiten der Container-Managed- Security, also dem Schutz von Ressourcen einer Web-Applikation. Es werden die verschiedenen Authenthifizierungs-Methoden und Realm-Implementationen erläutert. Des weiteren wird der Einsatz des Security-Managers zum Schutze von Tomcat selbst erläutert. Es wird weiter der Einsatz von SSL zum Aufbau einer sicheren Verbindung mit Tomcat erklärt. Tomcat, ein Server-Dienst, ist als solcher noch weiteren Gefahren im Bereich der Server- und Netzwerk-Sicherheit ausgesetzt. Darauf wird in diesem Seminar nicht eingegangen. Windisch, 13. Januar 2004 Seite 1 c FHA, Marc Pfaff

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Was ist Tomcat Voraussetzungen Was ist Bestandteil des Seminars Was ist nicht Bestandteil des Seminars Generelle Sicherheit Absichern von Ports Der Shutdown-Port Tomcat für SSL konfigurieren Container-Managed-Security Absichern von Ressourcen Realms Passwörter und Realms Gültigkeitsbereiche von Realms Memory Realm User Database Realm JDBC Realm JNDI Realm JAAS Realm Authentifizierungs-Methoden Basis-Authentifizierung Digest Authentifizierung Formular-Authentifizierung Client-cert authentication Der Security-Manager 15 5 Checkliste Netzwerk Tomcat und Web-Applikationen Schlusswort 17 A Tabellenverzeichnis 18 Windisch, 13. Januar 2004 Seite 2 c FHA, Marc Pfaff

4 1 Einführung 1.1 Was ist Tomcat Tomcat ist eine Referenz-Implementierung von Sun s Java-Servlet-Spezifikation und somit in erster Linie ein Servlet-Container. Tomcat ist aber auch ein voll funktionsfähiger Web-Server mit CGI- Support, SSI-Support und der Möglichkeit, Home-Directories ein zubinden. Tomcat kann auch zusammen mit einem Web-Server eingesetzt werden. Bei dieser Kombination liefert der Web-Server statische HTML-Seiten und leitet Anfragen an Servlets und JSP s an Apache weiter. Der Fokus von diesem Seminar besteht aber auf den Einsatz von Tomcat standalone, ohne Apache oder anderen Web-Server. 1.2 Voraussetzungen Der Leser sollte Grundlegende Kenntnisse im Bereich der Servlet- und JSP Technologien haben. Auch das Konfigurieren von Tomcat und das Anbinden von Web-Applikationen sollte dem Leser bekannt sein. 1.3 Was ist Bestandteil des Seminars In diesem Seminar werden die Sicherheits-Merkmale von Tomcat näher Untersucht. Es wird aufgezeigt wie man diese Merkmale konfiguriert, und was dabei zu beachten ist. Wo mögliche, werden diese Merkmale an einem konkreten Beispiel dokumentiert. Der Fokus liegt dabei bei der Container- Managed Security. 1.4 Was ist nicht Bestandteil des Seminars Als ein Server-Dienst ist Tomcat wie jeder andere Server-Dienst auch für Angriffe anfällig. Das Absichern eines Server-Dienstes an sich mittels Firewall, VPN s usw. ist nicht Bestandteil des Seminars. Ich werde aber bei der Diskussion der Konfigurations-Möglichkeiten auf Probleme dieser Art hinweisen. 2 Generelle Sicherheit 2.1 Absichern von Ports In der server.xml werden die Möglichen Connector eines Tomcat konfiguriert. Diese Connector werden über einen TCP/IP Port angesprochen. Diese Ports können frei gewählt werden. Die Konfiguration einer Firewall muß an diese Ports angepaßt werden. Es empfiehlt sich, die Standard-Ports zu ändern. 2.2 Der Shutdown-Port Der wohl wichtigste Port betreffend Sicherheit ist der Shutdown-Port. Auch dieser wird in der server.xml konfiguriert. Dieser Port repräsentiert keinen Connector sondern ist im Server-Tag konfiguriert. Der Windisch, 13. Januar 2004 Seite 3 c FHA, Marc Pfaff

5 Port wird von Tomcat intern bei einem Shutdown verwendet. Neben dem Port muß auch noch ein Shutdown-String angegeben werden. Dieser lautet standardmäßig SHUTDOWN. Dieser String wird intern an diesen Shutdown-Port geschickt und löst die Shutdown-Prozedur von Tomcat aus. Dieser Port kann nur von localhost aus angesprochen werden. Dies ist allenfalls bei einer lokalen Firewall- Konfiguration zu berücksichtigen. Das Abändern des Standard- Shutdown-String kann die Sicherheit verbessern. 2.3 Tomcat für SSL konfigurieren Tomcat bietet die Möglichkeit einen SSL-Connector zu konfigurieren. In diesem Falle bietet Tomcat dem Client-Browser ein digitales Zertifikat an. Wenn der Client diesem Zertifikat vertraut, wird die ganze Verbindung verschlüsselt (siehe Kapitel 3.2.1). Das Server-Zertifikat sollte in einer produktiven Umgebung von einer Zertifizierungsstelle (Certificate Authority) ausgestellt und signiert werden. Für das Seminar verwende ich ein selbst erstelltes und und selbst signiertes Zertifikat. JAVA bringt mit dem J2SE SDK alle nötigen Tools (keytool) mit, um digitale Zertifikate zu erstellen. Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von OpenSSL 1. Gehen Sie folgendermaßen vor, um ein Zertifikat zu erstellen: 1. Erstellen eines private RSA Schlüssels für den Tomcat Server. Sie werden nach verschiedenen Angaben gefragt, die Sie ausfüllen müssen # keytool -genkey -alias tomcat -keyalg RSA 2. Erstellen eines CSR für das Signieren # keytool -certreq -keyalg RSA -alias tomcat -file /etc/ssl/private/certreq.csr 3. Signieren Sie das Zertifikat # keytool -selfcert -alias tomcat Diese Prozedur muß angepaßt werden, wenn man nicht selbst signiert, sondern das Zertifikat von einer Zertifizierungsstelle erhält. Nun muß noch der Connector in der server.xml angepaßt werden: <Connector classname="org.apache.coyote.tomcat4.coyoteconnector" port="8443" minprocessors="5" maxprocessors="75" enablelookups="true" acceptcount="100" debug="0" scheme="https" secure="true" useurivalidationhack="false" disableuploadtimeout="true"> <Factory classname="org.apache.coyote.tomcat4.coyoteserversocketfactory" keystorefile="/root/.keystore" keystorepass="tomcat" clientauth="false" protocol="tls" /> </Connector> In dem Beispiel gehe ich davon aus, daß das Zertifikat unter root erstellt wurde und das Passwort tomcat lautet. Testen Sie die SSL Verbindung mit der URL https://localhost:8443. Der Browser erkennt, daß ein Server-Zertifikat geschickt wird, und fragt ober er diesem Vertrauen soll. 1 Windisch, 13. Januar 2004 Seite 4 c FHA, Marc Pfaff

6 Abbildung 1: So wird in Opera das Empfangen einesserver Zertifikates angezeigt Das Zertifikat kann direkt akzeptiert werden. Oder man kann sich unter View die Details anschauen: Abbildung 2: Anzeigen der Zertifikat Details mit der View Option Windisch, 13. Januar 2004 Seite 5 c FHA, Marc Pfaff

7 Wenn das Zertifikat akzeptiert wurde, wird die verschlüsselte Verbindung zu Tomcat aufgebaut. Eine verschlüsselte Verbindung wird in den meisten Browser speziell angezeigt: Abbildung 3: Ein SSL Verbindung mit dem Opera-Browser. Man beachte die URL und das Schlüssel- Symbol (1) 3 Container-Managed-Security Der Zugriff auf Ressourcen einer Web-Applikation kann auf zwei Arten kontrolliert werden, vom Container oder von der Applikation selbst. Erfolgt die Zugriffs-Kontrolle auf Ressourcen über den Container spricht man von Container-Managed-Security. Hat die Web-Applikation aber eine eigene Zugriffs-Logik implementiert spricht man von Application-Managed-Security. Tomcat stellt für die Container-Managed-Security verschiedene Konfigurations-Möglichkeiten bereit, welche in diesem Kapitel näher erläutert werden. 3.1 Absichern von Ressourcen Das Absichern von Ressourcen ist ein Zusammenspiel der Konfigurations-Datei des Servers, der server.xml und des Deployment-Descriptors web.xml einer Web-Applikation. In der web.xml werden folgende Elemente verwendet: <security-constraint> <web-resource-collection> <web-resource-name> <url-pattern> Top-Element das anzeigt, daß eine Ressource gesichert werden soll. Top-Element, um die Sammlung der Ressourcen anzugeben, die gesichert werden sollen, meistens ganze Verzeichnisse. Es können aber auch einzelne Dateien gesichert werden. Attribut von <web-resource-collection>. Gibt der Resource einen Namen Pfad der zu schützenden Resource, relativ zur Root der Web- Applikation Windisch, 13. Januar 2004 Seite 6 c FHA, Marc Pfaff

8 <auth-constraint> <role-name> <login-config> <auth-method> <realm-name> Ab diesem Element werden die Berechtigungen vergeben Name der Rolle die ein Benutzer haben muß, um auf die Resource zugreifen zu dürfen. Top Element um die Authentifizierungs-Methode zu bestimmen Name der Authentifizierungs-Methode (BASIC, DIGEST, FORM, CLIENT-CERT) Dieser Name kann von einigen Authentifizierungs-Methoden verwendet werde um zusätzliche Infos am Login-Fenster anzuzeigen (BASIC) Beispiel: <security-constraint> <web-resource-collection> <display-name>members-only-area</display-name> <web-resource-name>members Section</web-resource-name> <url-pattern>/members/*</url-pattern> </web-resource-collection> <auth-constraint> <role-name>member</role-name> </auth-constraint> </security-constraint> <login-config> <auth-method>basic</auth-method> <realm-name>securing Tomcat Demo</realm-name> </login-config> In der server.xml wird nur ein Element benötigt, das <Realm>-Element. Dieses wird ab Kapitel 3.2 näher beschrieben. 3.2 Realms In Tomcat wird die Zugriffs-Kontrolle auf Ressourcen einer Web-Applikation über Realms gesteuert. Ein Realm ist eine Sammlung von Benutzern, Passwörtern und Rollen, und der Art und Weise wie und wo diese Informationen gespeichert werden. Unter einer Rolle stellt man sich am einfachsten eine Gruppe vor. Benutzern werden sogenannte Rollen zugeordnet. Der Programmierer einer Web- Applikation kann in seiner web.xml definieren welche Benutzer oder Rollen auf welche Ressourcen zugreifen dürfen. Anhand dieser Information kann dann der Tomcat-Administrator seine Realm Implementierung in der server.xml konfigurieren. Dem Tomcat-Administrator stehen verschiedene Realm Implementierungen bereit. Es können auch eigene Realms implementiert werden. Realms werden in der server.xml über ein <Realm> Element konfiguriert. Das <Realm>-Element hat folgendes generelle Format: <Realm classname="... Klassenname der jeweiligen Implementation (obligatorisch)"...andere Implementations-Spezifische Attribute.../> Windisch, 13. Januar 2004 Seite 7 c FHA, Marc Pfaff

9 3.2.1 Passwörter und Realms In den Standard Realm-Implementationen werden alle Passwörter standardmäßig in Klartext-Form gespeichert. Die Realm-Implementationen bieten aber alle einen digest Parameter, mit welchem ein Verschlüsselungsalgorithmus für die Passwörter definiert werden kann. Es werden folgende Algorithmen angeboten: SHA, MD2 oder MD5. Ausnahmen bilden die Memory Realm und User Database Realm (siehe Kapitel 3.2.3). Leider ist dieser digest Parameter in den Realm-Implementationen von Tomcat 4.1 noch offiziell Fehlerhaft 2, und deshalb eher noch theoretischer Natur und nicht für den produktiven Einsatz geeignet. Ich werde bei den Beschreibungen der einzelnen Realm-Implementierungen nochmals darauf hinweisen. Ein generelle Lösung zu den Klartext-Passwörter besteht im Einsatz einer SSL-Verbindung, siehe dazu Kapitel Gültigkeitsbereiche von Realms Die server.xml Konfigurations-Datei ist hierarchisch Aufgebaut. Abhängig davon auf welcher Stufe ein Realm definiert wird hat diese Real-Implementierung einen anderen Gültigkeitsbereich. Realms können auf einer der folgenden Stufen definiert werden: <engine> <host> Wird ein Realm innerhalb eines <engine>-elementes definiert, gilt es für ALLE Web- Applikationen und ALLE virtuellen Hosts, außer es wird durch eine <Realm>-Element innerhalb eines <host>-elementes oder eines <context>-elementes überschrieben. Wird ein Realm innerhalb eines <host>-elementes definiert, gilt es für ALLE Web- Applikation innerhalb dieses virtuellen Hosts, außer es wird durch ein <Realm>-Element innerhalb eines <contex>-elementes überschrieben. <context> Diese Realm hat nur für diese eine Web-Applikation Gültigkeit Memory Realm Bei der Memory Realm werden die Benutzer, Passwörter und Rollen in einer Datei gespeichert und beim Start von Tomcat gelesen und ins Memory geladen. Die Verifikation von Zugriffsrechten erfolgt nicht direkt über diese Datei, sondern über deren Bild im Hauptspeicher. Wenn bei der Memory Realm Benutzer hinzugefügt werden, muß Tomcat neu gestartet werden, um diese zu verwenden. Das <Realm> - Tag in der server.xml hat folgendes minimale Format: <Realm classname="org.apache.catalina.realm.memoryrealm" /> Die Tabelle Listet die wichtigsten Attribute für das Memory Realm-Element auf. 2 enthält nähere Informationen Windisch, 13. Januar 2004 Seite 8 c FHA, Marc Pfaff

10 Attribut classname digest pathname Bedeutung Einziger obligatorischer Parameter. Im Falle des Memory Realm muß hier org.apache.catalina.realm.memoryrealm eingetragen werden Der digest Algorithmus für Nicht-Klartext Passwörter (SHA, MD2, MD5) Pfadname zu dem Dokument wo die Benutzer, Passwörter und Rollen gespeichert sind. Muß gleiches Format wie die tomcat-users.xml habe. Tabelle 1: Memory Realm Attribute Es wird Standardmäßig auf die Datei tomcat-users.xml zugegriffen, in welcher die Benutzer, Passwörter und Rollen konfiguriert sind. Die Datei befindet sich im Verzeichnis $CATALINA_HOME/conf und hat folgendes Format: <tomcat-users> <role rolename="tomcat"/> <role rolename="role1"/> <user username="tomcat" password="tomcat" roles="tomcat"/> <user username="both" password="tomcat" roles="tomcat,role1"/> <user username="role1" password="tomcat" roles="role1"/> </tomcat-users> Neue Benutzer werden durch <user> Tags, neue Rollen durch <role> Tags hinzugefügt. Um Beispielsweise die Manager-Applikation zu verwenden, muss die Rolle manager definiert, und einem Benutzer zugeordnet werden. Ich füge nun den Benutzer marc dazu und ordne ihm die Rolle manager zu. Die tomcat-users.xml sieht dann so aus: <tomcat-users> <role rolename="tomcat"/> <role rolename="role1"/> <role rolename="manager"/> <user username="tomcat" password="tomcat" roles="tomcat"/> <user username="both" password="tomcat" roles="tomcat,role1"/> <user username="marc" password="tomcat" roles="manager,tomcat"/> </tomcat-users> Auch bei dieser Realm-Implementierung werden die Passwörter in Klartext-Form gespeichert. Anders als bei den anderen Realms gibt es bei der Memory Realm kein digest-parameter, der die Passwörter automatisch verschlüsselt. Die Passwörter müssen von Hand verschlüsselt werden. Das Verschlüsselte Passwort muss dann in die tomcat-users.xml kopiert werden. Gehen Sie folgendermaßen vor: 1. Definieren Sie eine neuen Benutzer wie oben beschrieben 2. Wechseln sie in einer Shell in das Verzeichnis $CATALINA_HOME/bin 3. Rufen Sie das Shell-Skript digest.sh auf. Mit dem Parameter -a kann der Algorithmus gewählt werden gefolgt von dem Benutzer, dessen Passwort es zu verschlüsseln gilt: $./digest.sh -a MD5 marc Windisch, 13. Januar 2004 Seite 9 c FHA, Marc Pfaff

11 4. Das Programm liefert das verschlüsselte Passwort auf STDOUT, von wo aus es kopiert und in der tomcat-users.xml anstelle des Klartextpasswortes eingefügt wird. $ marc:97e1e59c0375e0f55c10d4314db Die tomcat-users.xml nach dem kopieren: <tomcat-users> <role rolename="tomcat"/> <role rolename="role1"/> <role rolename="manager"/> <user username="tomcat" password="tomcat" roles="tomcat"/> <user username="both" password="tomcat" roles="tomcat,role1"/> <user username="role1" password="tomcat" roles="role1"/> <user username="marc" password="97e1e59c0375e0f55c10d4314db20466" roles="manager,tomcat"/> </tomcat-users> 6. Das Realm-Element in der server.xml muss mit dem digest Parameter erweitert werden <Realm classname="org.apache.catalina.realm.memoryrealm" digest= MD5 /> 7. Die Authentifizierungs-Methode in der web.xml muss angepaßt werden (siehe Kapitel 3.3) 8. Starten Sie Tomcat neu Die Verschlüsselung der Passwörter mit der digest Option ist mit Vorsicht zu gebrauchen, weil diese Authentifizierungs-Methode nicht von allen Browsern unterstützt wird (siehe Kapitel 3.3). Zusammenfassen hat diese Realm-Implementierung folgende Schwachstellen: Tomcat muss nach jeder Modifikation der tomcat-users.xml neu gestartet werden Die Administration und Verschlüsselung von Benutzern und Passwörtern ist umständlich und hat bei meiner Test-Installation auch nicht funktioniert, gemäß den vielen Einträgen zu diesem Thema auf diversen Mailing-Lists, scheint das noch ein generelles Problem zu sein! Diese Beiden Schwachstellen machen diese Realm-Implementierung sozusagen unbrauchbar für den produktiven Einsatz. Sie ist aber gerade ohne Verschlüsselung für Test und Demonstrationszwecke gut geeignet, weil einfach zu implementieren User Database Realm Die User Database Realm Implementierung funktioniert gleich wie die Memory Realm-Implementierung. Der Unterschied besteht lediglich im Zugriff auf die tomcat-users.xml Datei. Bei diesem Realm wird über eine sogenannte JNDI Resource auf die tomcat-users.xml Datei zugegriffen. Diese JNDI Ressourcen müssen auch in der server.xml konfiguriert werden. Mehr Details zu JNDI 3 finden Sie in der Tomcat-Dokumentation und auf der SUN-Home Page. Es ist vorgesehen daß die User Database Realm ab Tomcat Version 4.1 die Memory Realm ablöst. 3 Windisch, 13. Januar 2004 Seite 10 c FHA, Marc Pfaff

12 3.2.5 JDBC Realm Die JDBC Realm-Implementierung bietet die Möglichkeit Benutzer, Passwörter und Rollen in einer relationalen Datenbank zu speichern. Neue Einträge in diese Datenbank müssen selber organisiert werden, zum Beispiel mit einem Administrations-Servlet, das neue Benutzer in der Datenbank hinzufügt oder löscht und diesen Rollen zuweist. Auf Modifikationen in der Datenbank kann sofort zugegriffen werden, ein Neustart von Tomcat ist nicht nötig. Die folgende Tabelle listet die Attribute des JDBC Realms auf: Attribut Bedeutung classname Klassenname der Realm-Implementierung, hier org.apache.catalina.realm.jdbcrealm connectionname Der Benutzername des Datenbankbenutzers connectionpassword Das Passwort des Datenbankbenutzers connectionurl Die Datenbank-URL für eine JDBC Verbindung digest Verschlüsselungs-Algorithmus für Passwörter (SHA, MD2, MD5). Default auch hier Klartext! drivername Name der Klasse die den JDBC-Treiber implementiert rolenamecol Der Spaltenname der Rollen-Tabelle, die die Rollen enthällt usernamecol Der Spaltenname der Benutzer-Tabelle und der Rollentabelle, die die Benutzernamen enthällt usercredcol Der Spaltenname der Benutzer-Tabelle, die die Passwörter enthällt uerroletable Tabellenname der Rollen-Tabelle usertable Tabellenname der Benutzer-Tabelle Tabelle 2: JDBC Realm Attribute Das folgende Beispiel zeigt eine JDBC Realm-Definition, die auf eine MySQL Datenbank zugreift. Die Datenbank heißt club und hat die beiden Tabellen members und memberroles. Die Spalten der member-tabelle lauten member_name und member_password. Die Spalten der Tabelle memberroles lauten member_name und role. <Realm classname="org.apache.catalina.realm.jdbcrealm" debug="99" drivername="org.gjt.mm.mysql.driver" connectionurl="jdbc:mysql://localhost/club" connectionname="database_user" connectionpassword="databse_password" usertable="members" usernamecol="member_name" usercredcol="member_password" userroletable="memberroles" rolenamecol="role" /> Damit auf den JDBC-Treiber für die MySQL Datenbank zugegriffen werden kann muss das entsprechende JAR-File nach $CATALINA_HOME/server/lib kopiert werden. Achtung: Es werden nur JAR-File akzeptiert! Tomcat greift nur lesend auf die MySQL Tabellen zu, nie schreibend. Es reicht daher aus dem database_user nur Lese-Berechtigung auf den Tabellen zu geben. Mit den folgenden SQL-Statements können die Tabellen aufgebaut werden. Zuerst die Tabelle members: Windisch, 13. Januar 2004 Seite 11 c FHA, Marc Pfaff

13 mysql> create table members(member_name varchar(16), member_password varchar(16)); Dann die Tabelle memberroles: mysql> create table memberroles(member_name varchar(16), role varchar(16)); Dann den Benutzer und die Rollen einfügen: mysql> insert into members(member_name, member_password) values("marc", "tomcat"); mysql> insert into memberroles(member_name, role) values("marc", "member"); Auch hier stellt sich wieder das Problem der Klartext-Passwörter (siehe Kapitel 3.2.1). Unabhängig davon besteht in MySQL aber die Möglichkeit das Passwort zu verschlüsseln: mysql> insert into members(member_name, member_password) values("marc",md5("tomcat")); mysql> select * from members; member_name member_password marc 1b359d b55befa aaed row in set (0.00 sec) Mittels dem digest-parameter der Realm-Implementierung kann dann auch darauf zugegriffen werden: <Realm classname="org.apache.catalina.realm.jdbcrealm" debug="99" digest= MD5 drivername="org.gjt.mm.mysql.driver" connectionurl="jdbc:mysql://localhost/club" connectionname="database_user" connectionpassword="databse_password" usertable="members" usernamecol="member_name" usercredcol="member_password" userroletable="memberroles" rolenamecol="role" /> JNDI Realm Mittels der JNDI Realm Implementierung können Benutzer, Passwörter und Rollen gegen ein LDAP- Verzeichnis authentifiziert werden. Verzeichnis steht hier nicht im Sinne des Dateisystem sondern im Sinne eines Verzeichnis-Dienstes, wie zum Beispiel das Telefon-Verzeichnis. LDAP-Verzeichnisse werden verwendet, um Benutzer-Informationen zu speichern. Diese können hierarchisch angeordnet werden. Somit lassen sich in LDAP-Verzeichnissen ganze Firmen-Hierarchien abbilden(head-office, Country-Office, Regional-Office...). Verschiedene Applikation können dann für den Zugriff auf das LDAP-Verzeichnis konfiguriert werden. Tomcat kann nun so konfiguriert werden, daß er in einem LDAP-Verzeichnis nur auf einer bestimmten Stufe nach Benutzern sucht, oder das ganze Verzeichnis durchsucht. Eine detaillierte Diskussion des LDAP-Verzeichnis-Dienstes würden den Rahmen dieses Seminars sprengen. Ein guter Start für interessierte ist sicher Eine detaillierte Liste mit allen Attributen für das JNDI Realm-Element ist in jeder Tomcat-Installation abrufbar unter Windisch, 13. Januar 2004 Seite 12 c FHA, Marc Pfaff

14 3.2.7 JAAS Realm Die JAAS Realm ist eine experimentelle Realm-Implementierung welche Benutzer gegen den Java Authentication and Authorization Service (JAAS) authentifiziert. JAAS ist eine Implementierung des standardisierten Pluggable Authentication Module (PAM) Frameworks. PAM erlaubt es Applikationen unabhängig von der jeweiligen Authentifizierung zu bleiben. Neue Authentifizierungs-Methoden können wie ein Plugin einer Applikation hinzugefügt werden, ohne diese zu ändern. Details zu JAAS sind unter zu erhalten. Ziel dieser Implementierung ist es, Tomcat die Möglichkeit zu geben, auf die Benutzer-Datenbank (/etc/passwd) unter Unix oder die Benutzer-Datenbank von Windows zuzugreifen. 3.3 Authentifizierungs-Methoden Die Realm-Implementationen definieren wie man auf die Benutzer-Information zugreift und wo diese gespeichert ist. Doch, wie weiss Tomcat überhaupt, welche Benutzer-Informationen er überprüfen muss? Hier kommen die verschiedenen Authentifizierungs-Methoden ins Spiel. Diese werden über das <login-config> - Element in der web.xml definiert. Das <login-config>-element hat zwei Attribute: <auth-method> <realm-name> Definiert die Authentifizierungs-Methode die Tomcat verwenden muss Ein Name den der Browser im Login-Fenster anzeigt Basis-Authentifizierung Bei dieser Authentifizierungs-Methode verwendet Tomcat HTTP-basic-authentication um den Browser beim Zugriff auf eine geschützte Ressource nach einem Benutzer und Passwort zu fragen. Die Passwörter werden dabei base64-kodiert übertragen. Basis-Authentifizierung wird in der web.xml wie folgt definiert: <login-config> <auth-method>basic</auth-method> <realm-name>securing Tomcat Demo</realm-name> </login-config> Digest Authentifizierung Bei dieser Authentifizierungs-Methode werden die Passwörter verschlüsselt übertragen. Diese Authentifizierungs- Methode ist mit Vorsicht anzuwenden, weil nicht alle Browser diese Funktion auch unterstützen. Es ist eine allgemeinere Verschlüsselung zu wählen, wie zum Beispiel SSL. Dazu kommt, dass in Tomcat noch einige Fehler im Bezug auf die digest -Optionen der Realms vorhanden sind (siehe Kapitel 3.2.1). Digest-Authentifizierung wird in der web.xml wie folgt definiert: <login-config> <auth-method>digest</auth-method> <realm-name>securing Tomcat Demo</realm-name> </login-config> Windisch, 13. Januar 2004 Seite 13 c FHA, Marc Pfaff

15 3.3.3 Formular-Authentifizierung Im Falle der Formular-Authentifizierung wird dem Benutzer als Login eine HTML-Seite präsentiert, wenn er auf eine geschützte Resource zugreifen will. Die JAVA-Servlet Spezifikation ab Version 2.2 standardisiert die Formular-Parameter. Es werden zwei HTML-Seiten benötigt. Eine für die Login-Seite und eine für eine Fehler-Seite. Die Fehler-Seite wird aufgerufen, wenn die Authentifizierung erfolglos ist. Das erstellen dieser zwei Seiten liegt in der Verantwortung des Webapplikations-Entwicklers. Sie befinden sich deshalb auch im Contex einer Web-Applikation. Die Formular-Authentifizierung hat ein zusätzliches Element, das <form-login-config>-element. Folgende Attribute sind nötig: <form-login-page> <form-error-page> Definiert den Namen der Login-Seite, relativ zur Root der Web-Applikation. Definiert den Namen der Fehler-Seite, ebenfalls relativ zur Root der Web- Applikation Daraus ergibt sich folgendes <login-config>-element: <login-config> <auth-method>form</auth-method> <realm-name>securing Tomcat Demo</realm-name> <form-login-config> <form-login-page>/login.html</form-login-page> <form-error-page>/error.html</form-error-page> </form-login-config> </login-config> Die zwei HTML-Seiten können nach belieben gestaltet werden. Einzig das <form>-tag muss die Vorgaben der JAVA-Servlet-Spezifikation erfüllen: Der action Parameter im Formular muss j_security_check lauten Der name Parameter im Benutzer-Feld muss j_username lauten Der name Parameter im Passwort-Feld muss j_password lauten Es folgen zwei einfache minimale Beispiele für diese Seiten. Zuerst die login.html Seite: <html> <title>form-authentication</title> <body> <h1>form-authentication Example Login-Page</h1> <form method="post" action="j_security_check" name="loginform"> <p>username: <input type="text" name="j_username" size="16"/> <p>password: <input type="password" name="j_password" size="16"/> </form> </body> </html> <p><input type="submit" value="login"> <input type="reset" value="reset"> Windisch, 13. Januar 2004 Seite 14 c FHA, Marc Pfaff

16 Die error.html Seite: <html> <title>form-authentication</title> <body> <h1>form-authentication Example Error-Page</h1> <h2>login failed. Try <a href="/securingtomcat"> again.</a></h2> </body> </html> Die Form-Authentifizierung bietet dem Entwickler die Möglichkeit die Container-Managed-Security von Tomcat zu verwenden und trotzdem volle Kontrolle über das Aussehen und Gestaltung des Login Fenster zu haben (Werbung, weiter Links usw.) Client-cert authentication Die client-cert Authentifizierung steht nur dann zur Verfügung, wenn Tomcat einen SSL Connector anbietet. Die Authentifizierung erfolgt dann nicht mittels Benutzer und Passwort, sondern der Browser sendet dem Server beim Zugriff auf eine geschützte Resource auf Verlangen ein X.509 Zertifikat. Dafür müssen allen Benutzern solche digitalen Zertifikate ausgestellt werden. Das generieren und speichern der Zertifikate ist in der Verantwortung des Administrators. Das <login-config>-element lautet wie folgt: <login-config> <auth-method>client-cert</auth-method> <realm-name>securing Tomcat Demo</realm-name> </login-config> 4 Der Security-Manager Die Java 2 Runtime Environment bietet den Einsatz von Security-Managers an. Diese werden über Policy-Files konfiguriert, welche beim Start der JVM gelesen werden. Security-Manager bieten Entwicklern die Möglichkeit, die Funktionalität von JAVA-Programmen einzuschränken. So kann man zum das Schreiben und Lesen von Dateien unterbinden. Auch Tomcat bietet die Möglichkeit, einen Security-Manager zu verwenden. Dieser wird aktiviert, wenn Tomcat mit der -security Option gestartet wird. In diesem Falle liest die JVM die Datei catalina.policy, mit welcher der Security-Manager konfiguriert wird. Die Datei catalina.policy befindet sich im Verzeichnis $TOMCAT_HOME/conf und folgt dem Standard JAVA Security-Policy- Format. Das Format lautet wie folgt: grant codebase PATH{ permission PERM; permission PERM;... } Windisch, 13. Januar 2004 Seite 15 c FHA, Marc Pfaff

17 Für PATH muss der Pfad zu den Klassen angegeben werden, für welche die gesetzten Berechtigungen Gültigkeit haben. Der Pfad kann ${java.home} und ${catalina.home} als Pfad-Element enthalten. Sollen die Berechtigungen für alle Klassen in einem Verzeichnis gelten, so ist anstelle des Asterix * das Minuszeichen - zu verwenden. Für PERM können die folgenden Berechtigungs-Namen verwendet werden: Berechtigung-Name java.io.filepermission java.lang.runtimepermission java.lang.reflect.reflectpermission java.net.netpermission java.net.socketpermission java.security.allpermission java.security.securitypermission java.util.propertypermission org.apache.naming.jndipermission Bedeutung Kontrolliert lesen/schreiben/ausführen Zugriff auf Dateien und Verzeichnisse Erlaubt den Zugriff auf System/Runtime Funktionen (exit()) Erlaubt es Klassen auf Methoden und Felder anderer Klassen zuzugreifen, diese zu instanzieren, usw Kontrolliert die Verwendung von Multicast Netzwerkverbindungen Erlaubt den Zugriff auf Sockets Keine Einschränkung. Erlaubt alles! Erlaubt den Zugriff auf Security Methoden Erlaubt den Zugriff auf JAVA-Properties wie z.b. java.home Erlaubt lesend auf JNDI Ressourcen zuzugreifen Tabelle 3: Policy Berechtigungen In der catalina.policy Datei sind einige sinnvolle Voreinstellung bereits gemacht. So können Web- Applikationen standardmäßig nur von Dateien lesen, diese aber nicht schreiben. Besondere Beachtung gilt der Voreinstellung, die den Zugriff auf Funktionen des Runtime-Systems eventuell erlauben. Die gefährliche Funktion System.exit() ist standardmäßig aber gesperrt. Der Einsatz des Security-Managers ist zum Beispiel für ISP sehr sinnvoll. Administratoren dieser Systeme sind ausschließlich mit Web-Applikationen konfrontiert, deren Source-Code sie nicht einsehen könne. So kann diesen Applikationen die Berechtigung, Netzwerkverbindungen aufzubauen oder auf Runtime-Funktionen zuzugreifen entzogen werden. Gerade das Unterbinden von Runtime- Funktionen ist sehr zu empfehlen, würde doch ein System.exit() Tomcat beenden! Das folgende Beispiel zeigt den Einsatz des Security-Managers an der SecuringTomcat-Web-Applikation. Dieser wird erlaubt die Datei test.txt zu schreiben, der Zugriff auf Runtime-Funktionen wird untersagt. grant codebase file:${catalina.home}/webapps/securingtomcat/- { permission java.io.filepermission ${catalina.home}/webapps/securingtomcat/test.txt, read,write,delete ; permission java.lang.runtimepermission; }; 5 Checkliste Folgen Sie dieser Checkliste um die wichtigsten Konfigurations-Parameter anzupassen, die Tomcat und darauf laufende Web-Applikationen sicherer machen. Windisch, 13. Januar 2004 Seite 16 c FHA, Marc Pfaff

18 5.1 Netzwerk Konfiguration der Connector-Ports (Siehe Kapitel 2.1) Vorsicht mit dem Shutdown-Port (Siehe Kapitel 2.2) Anpassen einer vorhandenen Firewall auf die Port-Konfigurationen 5.2 Tomcat und Web-Applikationen Absichern von Ressourcen (Siehe Kapitel 3.1) Konfiguration einer Realm-Implementation (Siehe Kapitel 3.2). Beachten Sie die Probleme von Klartext-Passwörtern im Zusammenhang mit Realms (siehe Kapitel 3.2.1) Konfiguration einer Authentifizierungs-Methode (siehe Kapitel 3.3) Konfiguration von Tomcat für die Verwendung einer verschlüsselten Verbindung mit SSL (siehe Kapitel 2.3) Konfiguration des Security-Managers zum Schutze von Tomcat vor bösartigem Servlet und JSP Code (siehe Kapitel 4) 6 Schlusswort Tomcat kann auf vielfältige Art und Weise auf unterschiedlichen Ebenen abgesichert werden. Es benötigt dafür auch Kenntnisse in der Netzwerk und Betriebssystem-Sicherheit. Dieser Seminarbericht hat nicht den Anspruch ein komplettes Nachschlagewerk in allen Bereichen der Tomcat-Security zu sein. Es bietet aber sicher einen guten Einstieg in das Thema. Interessierten sei auf jeden Fall das Buch Tomcat - The Definitive Guide 4 empfohlen. 4 Jason Brittain & Ian F. Darwin Tomcat - The Definitve Guide, O Reilly, 2003 Windisch, 13. Januar 2004 Seite 17 c FHA, Marc Pfaff

19 A Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Memory Realm Attribute JDBC Realm Attribute Policy Berechtigungen Windisch, 13. Januar 2004 Seite 18 c FHA, Marc Pfaff

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