最近项目中要求实现Web应用的SSO（Single Sign On），即对于已经登录到Windows Domain中的用户，不需要输入用户名、密码而直接使用当前登录的Domain用户信息进行验证，如果验证成功则进入，否则拒绝进入。
在网上搜了一些资料，同时也对NTLM的认证方式有了些了解，记录之。
NTLM HTTP认证
过程如下：
1: C --> S GET ...
2: C <-- S 401 Unauthorized
WW-Authenticate: NTLM
3: C --> S GET ...
Authorization: NTLM <base64-encoded type-1-message>
4: C <-- S 401 Unauthorized
WWW-Authenticate: NTLM <base64-encoded type-2-message>
5: C --> S GET ...
Authorization: NTLM <base64-encoded type-3-message>
6: C <-- S 200 Ok
从交互过程可以发现，client会发送type-1消息和type-3消息给server，而server会发送type-2消息给client。
Type-1消息包括机器名、Domain等
Type-2消息包括server发出的NTLM challenge
Type-3消息包括用户名、机器名、Domain、以及两个根据server发出的challenge计算出的response，这里response是基于challenge和当前用户的登录密码计算而得
具体细节参考下面两个网址：
http://www.innovation.ch/personal/ronald/ntlm.html
http://davenport.sourceforge.net/ntlm.html#whatIsNtlm
注：
在IE里，上述的交互会由浏览器自动完成，M$总是有办法自己到OS里去拿到Domain、用户名、密码等等信息的，而FF就没有这么方便了，它必须要用户手工输入，当server返回401错误后，FF会弹出该对话框让用户输入用户名、密码（在IE中，如果使用当前登录的用户名、密码验证失败后也会弹出这样的对话框）
OK，有了NTLM HTTP认证协议，下面要实现SSO就方便多了。这时server已经拿到client的认证信息：用户名、Domain、密码和challenge的某个运算值，这时server只要利用这些信息连接到AD（Active Directory，活动目录）（或者其他认证服务器）进行认证即可。
但这里还有个问题，因为server拿到的并不是密码，而是密码的某个单向hash值，那怎么用这个信息到AD上认证呢？
答案是SMB（Server Message Block）！
SMB是M$用来进行局域网文件共享和传输的协议，也称为CIFS（Common Internet File System），CIFS协议的细节可以在MSDN上查到：
http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/aa302240.aspx
也可以到samba上去看看最新的一些发展：
我们着重看一下CIFS协议里连接和断开连接的部分：
连接：
断开连接：
OK，看起来蛮复杂的，不过没关系，关键我们要知道，在CIFS连接server（比如AD）时，首先server会发一个叫做EncryptionKey的东东给client，然后client会利用和NTLM HTTP认证中一样的算法计算出一个response给server，这个细节很关键！
因为如果http server（在这里充当CIFS的client）用这个EncryptionKey作为给http client的challenge，http client会计算出response给http server，然后http server就可以拿着这个response到AD上验证了！
现在有三个参与者了：http client，http server和AD
想象一下，首先http client发http请求给http server，为了对这个client认证，http server首先连接AD，然后就得到一个EncryptionKey，它就把这个EncryptionKey作为challenge返回给http client，然后http client会根据这个challenge和用户密码计算出response送给http server，而http server就拿着这个response到AD去认证了J
下图就表示整个这个过程：
现在，我们已经有足够的理论武装起来可以实现SSO了，但是，难道要我们自己去实现这些协议吗？当然可以，有兴趣可以尝试一下J
不过另一个选择是使用Open Source的library，jCIFS就是干这些事情的。
jCIFS是samba组织下的一帮牛开发的一套兼容SMB协议的library，我们可以用它来在java里访问Windows共享文件，当然，既然它帮我们实现了SMB协议，那要用它来实现NTLM SSO就很容易了。
在这个网址可以下载到jCIFS的source code和library
好，现在可以休息一下了，我们通过一个例子step by step看一下jCIFS怎么来实现SSO吧。
1. 把jcifs-1.2.13.jar放到tomcat的webapp目录
2. 创建一个web.xml，用于创建一个servlet filter，处理http连接（记得把里面的ip地址替换为你自己的AD server的ip地址）
<web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_2_5.xsd"
version="2.5">
<display-name>Welcome to Tomcat</display-name>
<description>
Welcome to Tomcat
</description>
<filter>
<filter-name>NtlmHttpFilter</filter-name>
<filter-class>jcifs.http.NtlmHttpFilter</filter-class>
<init-param>
<param-name>jcifs.http.domainController</param-name>
<param-value>10.28.1.212</param-value>
</init-param>
<init-param>
<param-name>jcifs.util.loglevel</param-name>
<param-value>6</param-value>
</init-param>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>NtlmHttpFilter</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
</web-app>
3. 重新启动tomcat，打开http://localhost:8080/，如果用的IE，就会自动使用当前用户进行验证，而如果使用FF，就会弹出对话框，输入用户名密码后就可以验证通过，看到tomcat的页面了
这个例子够简单的，jCIFS应用也确实非常简单了，当然如果你要实现一些其他特性，比如根据当前登录的用户账户决定用户的权限、以及看到页面的内容，那你就必须通过jCIFS的API去操作了，可以参考jCIFS的API文档：
http://jcifs.samba.org/src/docs/api/
最后，说点这个方案的问题和不足吧，
- 首先由于jCIFS只是应用了SMB协议进行认证，这样它就没办法拿到用户的其他的一些信息，比如组信息或者权限信息。对于这个问题，一般可以由我们自己的应用程序通过LDAP到AD上去存取，但毕竟增加了我们的工作。
- 第二个不足是，NTLM认证是一个M$准备放弃的协议，在Windows 2000和以后的操作系统中，缺省的认证协议是Kerberos，只有在和2000之前的系统通信时才使用NTLM。当然这并不是说jCIFS在2000以上就用不起来了，缺省情况总是可以用的，M$总是要保持兼容的J当然如果你想实现基于Kerberos的SSO，你可以去参考下面列出的文章，但这就不是这里讨论的话题了。
http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/guide/security/jgss/single-signon.html
附录部分给出NTLM协议和算法的细节，不感兴趣的就不用管它了，反正这些会由client（一般是IE或FF）和jCIFS已经帮我们处理了。
Type-1消息格式
struct {
byte protocol[8]; // 'N', 'T', 'L', 'M', 'S', 'S', 'P', '"0'
byte type; // 0x01
byte zero[3];
short flags; // 0xb203
byte zero[2];
short dom_len; // domain string length
short dom_len; // domain string length
short dom_off; // domain string offset
byte zero[2];
short host_len; // host string length
short host_len; // host string length
short host_off; // host string offset (always 0x20)
byte zero[2];
byte host[*]; // host string (ASCII)
byte dom[*]; // domain string (ASCII)
} type-1-message;
Type-2消息格式
struct {
byte protocol[8]; // 'N', 'T', 'L', 'M', 'S', 'S', 'P', '"0'
byte type; // 0x02
byte zero[7];
short msg_len; // 0x28
byte zero[2];
short flags; // 0x8201
byte zero[2];
byte nonce[8]; // nonce
byte zero[8];
} type-2-message;
Type-3消息格式
struct {
byte protocol[8]; // 'N', 'T', 'L', 'M', 'S', 'S', 'P', '"0'
byte type; // 0x03
byte zero[3];
short lm_resp_len; // LanManager response length (always 0x18)
short lm_resp_len; // LanManager response length (always 0x18)
short lm_resp_off; // LanManager response offset
byte zero[2];
short nt_resp_len; // NT response length (always 0x18)
short nt_resp_len; // NT response length (always 0x18)
short nt_resp_off; // NT response offset
byte zero[2];
short dom_len; // domain string length
short dom_len; // domain string length
short dom_off; // domain string offset (always 0x40)
byte zero[2];
short user_len; // username string length
short user_len; // username string length
short user_off; // username string offset
byte zero[2];
short host_len; // host string length
short host_len; // host string length
short host_off; // host string offset
byte zero[6];
short msg_len; // message length
byte zero[2];
short flags; // 0x8201
byte zero[2];
byte dom[*]; // domain string (unicode UTF-16LE)
byte user[*]; // username string (unicode UTF-16LE)
byte host[*]; // host string (unicode UTF-16LE)
byte lm_resp[*]; // LanManager response
byte nt_resp[*]; // NT response
} type-3-message;
Response的计算算法
/* setup LanManager password */
char lm_pw[14];
int len = strlen(passw);
if (len > 14) len = 14;
for (idx=0; idx<len; idx++)
lm_pw[idx] = toupper(passw[idx]);
for (; idx<14; idx++)
lm_pw[idx] = 0;
/* create LanManager hashed password */
unsigned char magic[] = { 0x4B, 0x47, 0x53, 0x21, 0x40, 0x23, 0x24, 0x25 };
unsigned char lm_hpw[21];
des_key_schedule ks;
setup_des_key(lm_pw, ks);
des_ecb_encrypt(magic, lm_hpw, ks);
setup_des_key(lm_pw+7, ks);
des_ecb_encrypt(magic, lm_hpw+8, ks);
memset(lm_hpw+16, 0, 5);
/* create NT hashed password */
int len = strlen(passw);
char nt_pw[2*len];
for (idx=0; idx<len; idx++)
{
nt_pw[2*idx] = passw[idx];
nt_pw[2*idx+1] = 0;
}
unsigned char nt_hpw[21];
MD4_CTX context;
MD4Init(&context);
MD4Update(&context, nt_pw, 2*len);
MD4Final(nt_hpw, &context);
memset(nt_hpw+16, 0, 5);
/* create responses */
unsigned char lm_resp[24], nt_resp[24];
calc_resp(lm_hpw, nonce, lm_resp);
calc_resp(nt_hpw, nonce, nt_resp);
Helpers:
/*
* takes a 21 byte array and treats it as 3 56-bit DES keys. The
* 8 byte plaintext is encrypted with each key and the resulting 24
* bytes are stored in the results array.
*/
void calc_resp(unsigned char *keys, unsigned char *plaintext, unsigned char *results)
{
des_key_schedule ks;
setup_des_key(keys, ks);
des_ecb_encrypt((des_cblock*) plaintext, (des_cblock*) results, ks, DES_ENCRYPT);
setup_des_key(keys+7, ks);
des_ecb_encrypt((des_cblock*) plaintext, (des_cblock*) (results+8), ks, DES_ENCRYPT);
setup_des_key(keys+14, ks);
des_ecb_encrypt((des_cblock*) plaintext, (des_cblock*) (results+16), ks, DES_ENCRYPT);
}
/*
* turns a 56 bit key into the 64 bit, odd parity key and sets the key.
* The key schedule ks is also set.
*/
void setup_des_key(unsigned char key_56[], des_key_schedule ks)
{
des_cblock key;
key[0] = key_56[0];
key[1] = ((key_56[0] << 7) & 0xFF) | (key_56[1] >> 1);
key[2] = ((key_56[1] << 6) & 0xFF) | (key_56[2] >> 2);
key[3] = ((key_56[2] << 5) & 0xFF) | (key_56[3] >> 3);
key[4] = ((key_56[3] << 4) & 0xFF) | (key_56[4] >> 4);
key[5] = ((key_56[4] << 3) & 0xFF) | (key_56[5] >> 5);
key[6] = ((key_56[5] << 2) & 0xFF) | (key_56[6] >> 6);
key[7] = (key_56[6] << 1) & 0xFF;
des_set_odd_parity(&key);
des_set_key(&key, ks);
}
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