src/edu/internet2/middleware/shibboleth/idp/authn/AuthenticationEngine.java

   1 /*
   2  * Copyright [2006] [University Corporation for Advanced Internet Development, Inc.]
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
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   6  * You may obtain a copy of the License at
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   8  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 package edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.authn;
  18
  19 import java.io.IOException;
  20 import java.util.ArrayList;
  21 import java.util.Collection;
  22 import java.util.HashMap;
  23 import java.util.Iterator;
  24 import java.util.Map;
  25 import java.util.Map.Entry;
  26
  27 import javax.security.auth.Subject;
  28 import javax.servlet.RequestDispatcher;
  29 import javax.servlet.ServletException;
  30 import javax.servlet.http.Cookie;
  31 import javax.servlet.http.HttpServlet;
  32 import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
  33 import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
  34 import javax.servlet.http.HttpSession;
  35
  36 import org.joda.time.DateTime;
  37 import org.opensaml.xml.util.DatatypeHelper;
  38 import org.slf4j.Logger;
  39 import org.slf4j.LoggerFactory;
  40
  41 import edu.internet2.middleware.shibboleth.common.session.SessionManager;
  42 import edu.internet2.middleware.shibboleth.common.util.HttpHelper;
  43 import edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.profile.IdPProfileHandlerManager;
  44 import edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.session.AuthenticationMethodInformation;
  45 import edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.session.ServiceInformation;
  46 import edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.session.Session;
  47 import edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.session.impl.AuthenticationMethodInformationImpl;
  48 import edu.internet2.middleware.shibboleth.idp.session.impl.ServiceInformationImpl;
  49
  50 /**
  51  * Manager responsible for handling authentication requests.
  52  */
  53 public class AuthenticationEngine extends HttpServlet {
  54
  55     /** Name of the IdP Cookie containing the IdP session ID. */
  56     public static final String IDP_SESSION_COOKIE_NAME = "_idp_session";
  57
  58     /** Serial version UID. */
  59     private static final long serialVersionUID = 8494202791991613148L;
  60
  61     /** Class logger. */
  62     private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AuthenticationEngine.class);
  63
  64     /**
  65      * Gets the manager used to retrieve handlers for requests.
  66      *
  67      * @return manager used to retrieve handlers for requests
  68      */
  69     public IdPProfileHandlerManager getProfileHandlerManager() {
  70         return (IdPProfileHandlerManager) getServletContext().getAttribute("handlerManager");
  71     }
  72
  73     /**
  74      * Gets the session manager to be used.
  75      *
  76      * @return session manager to be used
  77      */
  78     @SuppressWarnings("unchecked")
  79     public SessionManager<Session> getSessionManager() {
  80         return (SessionManager<Session>) getServletContext().getAttribute("sessionManager");
  81     }
  82
  83     /**
  84      * Returns control back to the authentication engine.
  85      *
  86      * @param httpRequest current http request
  87      * @param httpResponse current http response
  88      */
  89     public static void returnToAuthenticationEngine(HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse) {
  90         LOG.debug("Returning control to authentication engine");
  91         HttpSession httpSession = httpRequest.getSession();
  92         LoginContext loginContext = (LoginContext) httpSession.getAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY);
  93         if (loginContext == null) {
  94             LOG.error("User HttpSession did not contain a login context.  Unable to return to authentication engine");
  95         }
  96         forwardRequest(loginContext.getAuthenticationEngineURL(), httpRequest, httpResponse);
  97     }
  98
  99     /**
 100      * Returns control back to the profile handler that invoked the authentication engine.
 101      *
 102      * @param loginContext current login context
 103      * @param httpRequest current http request
 104      * @param httpResponse current http response
 105      */
 106     public static void returnToProfileHandler(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
 107             HttpServletResponse httpResponse) {
 108         LOG.debug("Returning control to profile handler at: {}", loginContext.getProfileHandlerURL());
 109         forwardRequest(loginContext.getProfileHandlerURL(), httpRequest, httpResponse);
 110     }
 111
 112     /**
 113      * Forwards a request to the given path.
 114      *
 115      * @param forwardPath path to forward the request to
 116      * @param httpRequest current HTTP request
 117      * @param httpResponse current HTTP response
 118      */
 119     protected static void forwardRequest(String forwardPath, HttpServletRequest httpRequest,
 120             HttpServletResponse httpResponse) {
 121         try {
 122             RequestDispatcher dispatcher = httpRequest.getRequestDispatcher(forwardPath);
 123             dispatcher.forward(httpRequest, httpResponse);
 124             return;
 125         } catch (IOException e) {
 126             LOG.error("Unable to return control back to authentication engine", e);
 127         } catch (ServletException e) {
 128             LOG.error("Unable to return control back to authentication engine", e);
 129         }
 130     }
 131
 132     /** {@inheritDoc} */
 133     @SuppressWarnings("unchecked")
 134     protected void service(HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse) throws ServletException,
 135             IOException {
 136         LOG.debug("Processing incoming request");
 137
 138         if (httpResponse.isCommitted()) {
 139             LOG.error("HTTP Response already committed");
 140         }
 141
 142         HttpSession httpSession = httpRequest.getSession();
 143         LoginContext loginContext = (LoginContext) httpSession.getAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY);
 144         if (loginContext == null) {
 145             LOG.error("Incoming request does not have attached login context");
 146             throw new ServletException("Incoming request does not have attached login context");
 147         }
 148
 149         if (!loginContext.getAuthenticationAttempted()) {
 150             startUserAuthentication(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 151         } else {
 152             completeAuthenticationWithoutActiveMethod(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 153         }
 154     }
 155
 156     /**
 157      * Begins the authentication process. Determines if forced re-authentication is required or if an existing, active,
 158      * authentication method is sufficient. Also determines, when authentication is required, which handler to use
 159      * depending on whether passive authentication is required.
 160      *
 161      * @param loginContext current login context
 162      * @param httpRequest current HTTP request
 163      * @param httpResponse current HTTP response
 164      */
 165     protected void startUserAuthentication(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
 166             HttpServletResponse httpResponse) {
 167         LOG.debug("Beginning user authentication process");
 168         try {
 169             Map<String, LoginHandler> possibleLoginHandlers = determinePossibleLoginHandlers(loginContext);
 170             ArrayList<AuthenticationMethodInformation> activeAuthnMethods = new ArrayList<AuthenticationMethodInformation>();
 171
 172             Session userSession = (Session) httpRequest.getAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE);
 173             if (userSession != null) {
 174                 activeAuthnMethods.addAll(userSession.getAuthenticationMethods().values());
 175             }
 176
 177             if (loginContext.isForceAuthRequired()) {
 178                 LOG.debug("Forced authentication is required, filtering possible login handlers accordingly");
 179                 filterByForceAuthentication(loginContext, activeAuthnMethods, possibleLoginHandlers);
 180             } else {
 181                 LOG.debug("Forced authentication not required, trying existing authentication methods");
 182                 for (AuthenticationMethodInformation activeAuthnMethod : activeAuthnMethods) {
 183                     if (possibleLoginHandlers.containsKey(activeAuthnMethod.getAuthenticationMethod())) {
 184                         completeAuthenticationWithActiveMethod(activeAuthnMethod, httpRequest, httpResponse);
 185                         return;
 186                     }
 187                 }
 188                 LOG.debug("No existing authentication method meets service provides requirements");
 189             }
 190
 191             if (loginContext.isPassiveAuthRequired()) {
 192                 LOG.debug("Passive authentication is required, filtering poassibl login handlers accordingly.");
 193                 filterByPassiveAuthentication(loginContext, possibleLoginHandlers);
 194             }
 195
 196             // Since we made it this far, just pick the first remaining login handler from the list
 197             Entry<String, LoginHandler> chosenLoginHandler = possibleLoginHandlers.entrySet().iterator().next();
 198             LOG.debug("Authenticating user with login handler of type {}", chosenLoginHandler.getValue().getClass()
 199                     .getName());
 200             authenticateUser(chosenLoginHandler.getKey(), chosenLoginHandler.getValue(), loginContext, httpRequest,
 201                     httpResponse);
 202         } catch (AuthenticationException e) {
 203             loginContext.setAuthenticationFailure(e);
 204             returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 205         }
 206
 207     }
 208
 209     /**
 210      * Determines which configured login handlers will support the requested authentication methods.
 211      *
 212      * @param loginContext current login context
 213      *
 214      * @return login methods that may be used to authenticate the user
 215      *
 216      * @throws AuthenticationException thrown if no login handler meets the given requirements
 217      */
 218     protected Map<String, LoginHandler> determinePossibleLoginHandlers(LoginContext loginContext)
 219             throws AuthenticationException {
 220         Map<String, LoginHandler> supportedLoginHandlers = new HashMap<String, LoginHandler>(getProfileHandlerManager()
 221                 .getLoginHandlers());
 222         LOG.trace("Supported login handlers: {}", supportedLoginHandlers);
 223         LOG.trace("Requested authentication methods: {}", loginContext.getRequestedAuthenticationMethods());
 224
 225         Iterator<Entry<String, LoginHandler>> supportedLoginHandlerItr = supportedLoginHandlers.entrySet().iterator();
 226         Entry<String, LoginHandler> supportedLoginHandler;
 227         while (supportedLoginHandlerItr.hasNext()) {
 228             supportedLoginHandler = supportedLoginHandlerItr.next();
 229             if (!loginContext.getRequestedAuthenticationMethods().contains(supportedLoginHandler.getKey())) {
 230                 supportedLoginHandlerItr.remove();
 231                 continue;
 232             }
 233         }
 234
 235         if (supportedLoginHandlers.isEmpty()) {
 236             LOG.error("No authentication method, requested by the service provider, is supported");
 237             throw new AuthenticationException(
 238                     "No authentication method, requested by the service provider, is supported");
 239         }
 240
 241         return supportedLoginHandlers;
 242     }
 243
 244     /**
 245      * Filters out any login handler based on the requirement for forced authentication.
 246      *
 247      * During forced authentication any handler that has not previously been used to authenticate the the user or any
 248      * handlers that have been and support force re-authentication may be used. Filter out any of the other ones.
 249      *
 250      * @param loginContext current login context
 251      * @param activeAuthnMethods currently active authentication methods, never null
 252      * @param loginHandlers login handlers to filter
 253      *
 254      * @throws ForceAuthenticationException thrown if no handlers remain after filtering
 255      */
 256     protected void filterByForceAuthentication(LoginContext loginContext,
 257             Collection<AuthenticationMethodInformation> activeAuthnMethods, Map<String, LoginHandler> loginHandlers)
 258             throws ForceAuthenticationException {
 259
 260         LoginHandler loginHandler;
 261         for (AuthenticationMethodInformation activeAuthnMethod : activeAuthnMethods) {
 262             loginHandler = loginHandlers.get(activeAuthnMethod.getAuthenticationMethod());
 263             if (loginHandler != null && !loginHandler.supportsForceAuthentication()) {
 264                 for (String handlerSupportedMethods : loginHandler.getSupportedAuthenticationMethods()) {
 265                     loginHandlers.remove(handlerSupportedMethods);
 266                 }
 267             }
 268         }
 269
 270         if (loginHandlers.isEmpty()) {
 271             LOG.error("Force authentication required but no login handlers available to support it");
 272             throw new ForceAuthenticationException();
 273         }
 274     }
 275
 276     /**
 277      * Filters out any login handler that doesn't support passive authentication if the login context indicates passive
 278      * authentication is required.
 279      *
 280      * @param loginContext current login context
 281      * @param loginHandlers login handlers to filter
 282      *
 283      * @throws PassiveAuthenticationException thrown if no handlers remain after filtering
 284      */
 285     protected void filterByPassiveAuthentication(LoginContext loginContext, Map<String, LoginHandler> loginHandlers)
 286             throws PassiveAuthenticationException {
 287         LoginHandler loginHandler;
 288         Iterator<Entry<String, LoginHandler>> authnMethodItr = loginHandlers.entrySet().iterator();
 289         while (authnMethodItr.hasNext()) {
 290             loginHandler = authnMethodItr.next().getValue();
 291             if (!loginHandler.supportsPassive()) {
 292                 authnMethodItr.remove();
 293             }
 294         }
 295
 296         if (loginHandlers.isEmpty()) {
 297             LOG.error("Passive authentication required but no login handlers available to support it");
 298             throw new PassiveAuthenticationException();
 299         }
 300     }
 301
 302     /**
 303      * Authenticates the user with the given authentication method provided by the given login handler.
 304      *
 305      * @param authnMethod the authentication method that will be used to authenticate the user
 306      * @param logingHandler login handler that will authenticate user
 307      * @param loginContext current login context
 308      * @param httpRequest current HTTP request
 309      * @param httpResponse current HTTP response
 310      */
 311     protected void authenticateUser(String authnMethod, LoginHandler logingHandler, LoginContext loginContext,
 312             HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse) {
 313
 314         loginContext.setAuthenticationAttempted();
 315         loginContext.setAuthenticationDuration(logingHandler.getAuthenticationDuration());
 316         loginContext.setAuthenticationMethod(authnMethod);
 317         loginContext.setAuthenticationEngineURL(HttpHelper.getRequestUriWithoutContext(httpRequest));
 318         logingHandler.login(httpRequest, httpResponse);
 319     }
 320
 321     /**
 322      * Completes the authentication request using an existing, active, authentication method for the current user.
 323      *
 324      * @param authenticationMethod authentication method to use to complete the request
 325      * @param httpRequest current HTTP request
 326      * @param httpResponse current HTTP response
 327      */
 328     protected void completeAuthenticationWithActiveMethod(AuthenticationMethodInformation authenticationMethod,
 329             HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse) {
 330         HttpSession httpSession = httpRequest.getSession();
 331
 332         Session shibSession = (Session) httpRequest.getAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE);
 333
 334         LOG.debug("Populating login context with existing session and authentication method information.");
 335         LoginContext loginContext = (LoginContext) httpSession.getAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY);
 336         loginContext.setAuthenticationDuration(authenticationMethod.getAuthenticationDuration());
 337         loginContext.setAuthenticationInstant(authenticationMethod.getAuthenticationInstant());
 338         loginContext.setAuthenticationMethod(authenticationMethod.getAuthenticationMethod());
 339         loginContext.setPrincipalAuthenticated(true);
 340         loginContext.setPrincipalName(shibSession.getPrincipalName());
 341
 342         ServiceInformation serviceInfo = new ServiceInformationImpl(loginContext.getRelyingPartyId(), new DateTime(),
 343                 authenticationMethod);
 344         shibSession.getServicesInformation().put(serviceInfo.getEntityID(), serviceInfo);
 345
 346         returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 347     }
 348
 349     /**
 350      * Completes the authentication process when and already active authentication mechanism wasn't used, that is, when
 351      * the user was really authenticated.
 352      *
 353      * The principal name set by the authentication handler is retrieved and pushed in to the login context, a
 354      * Shibboleth session is created if needed, information indicating that the user has logged into the service is
 355      * recorded and finally control is returned back to the profile handler.
 356      *
 357      * @param loginContext current login context
 358      * @param httpRequest current HTTP request
 359      * @param httpResponse current HTTP response
 360      */
 361     protected void completeAuthenticationWithoutActiveMethod(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
 362             HttpServletResponse httpResponse) {
 363
 364         String principalName = DatatypeHelper.safeTrimOrNullString((String) httpRequest
 365                 .getAttribute(LoginHandler.PRINCIPAL_NAME_KEY));
 366         if (principalName == null) {
 367             loginContext.setPrincipalAuthenticated(false);
 368             loginContext.setAuthenticationFailure(new AuthenticationException(
 369                     "No principal name returned from authentication handler."));
 370             LOG.error("No principal name returned from authentication method: "
 371                     + loginContext.getAuthenticationMethod());
 372             returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 373             return;
 374         }
 375
 376         loginContext.setPrincipalAuthenticated(true);
 377         loginContext.setPrincipalName(principalName);
 378         loginContext.setAuthenticationInstant(new DateTime());
 379
 380         // We allow a login handler to override the authentication method in the event that it supports multiple methods
 381         String actualAuthnMethod = DatatypeHelper.safeTrimOrNullString((String) httpRequest
 382                 .getAttribute(LoginHandler.AUTHENTICATION_METHOD_KEY));
 383         if (actualAuthnMethod != null) {
 384             loginContext.setAuthenticationMethod(actualAuthnMethod);
 385         }
 386
 387         updateUserSession(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 388
 389         LOG.debug("User {} authentication with authentication method {}", loginContext.getPrincipalName(), loginContext
 390                 .getAuthenticationMethod());
 391
 392         returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
 393     }
 394
 395     /**
 396      * Updates the user's Shibboleth session with authentication information. If no session exists a new one will be
 397      * created.
 398      *
 399      * @param loginContext current login context
 400      * @param httpRequest current HTTP request
 401      * @param httpResponse current HTTP response
 402      */
 403     protected void updateUserSession(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
 404             HttpServletResponse httpResponse) {
 405         Session shibSession = (Session) httpRequest.getAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE);
 406         if (shibSession == null) {
 407             LOG.debug("Creating shibboleth session for principal {}", loginContext.getPrincipalName());
 408             shibSession = (Session) getSessionManager().createSession(loginContext.getPrincipalName());
 409             loginContext.setSessionID(shibSession.getSessionID());
 410             addSessionCookie(httpRequest, httpResponse, shibSession);
 411         }
 412
 413         LOG.debug("Recording authentication and service information in Shibboleth session for principal: {}",
 414                 loginContext.getPrincipalName());
 415         Subject subject = (Subject) httpRequest.getAttribute(LoginHandler.SUBJECT_KEY);
 416         String authnMethod = (String) httpRequest.getAttribute(LoginHandler.AUTHENTICATION_METHOD_KEY);
 417         if (DatatypeHelper.isEmpty(authnMethod)) {
 418             authnMethod = loginContext.getAuthenticationMethod();
 419         }
 420
 421         AuthenticationMethodInformation authnMethodInfo = new AuthenticationMethodInformationImpl(subject, authnMethod,
 422                 new DateTime(), loginContext.getAuthenticationDuration());
 423
 424         shibSession.getAuthenticationMethods().put(authnMethodInfo.getAuthenticationMethod(), authnMethodInfo);
 425
 426         ServiceInformation serviceInfo = new ServiceInformationImpl(loginContext.getRelyingPartyId(), new DateTime(),
 427                 authnMethodInfo);
 428         shibSession.getServicesInformation().put(serviceInfo.getEntityID(), serviceInfo);
 429     }
 430
 431     /**
 432      * Adds an IdP session cookie to the outbound response.
 433      *
 434      * @param httpRequest current request
 435      * @param httpResponse current response
 436      * @param userSession user's session
 437      */
 438     protected void addSessionCookie(HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse,
 439             Session userSession) {
 440         httpRequest.setAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE, userSession);
 441
 442         LOG.debug("Adding IdP session cookie to HTTP response");
 443         Cookie sessionCookie = new Cookie(IDP_SESSION_COOKIE_NAME, userSession.getSessionID());
 444         sessionCookie.setPath(httpRequest.getContextPath());
 445         sessionCookie.setSecure(false);
 446
 447         int maxAge = (int) (userSession.getInactivityTimeout() / 1000);
 448         sessionCookie.setMaxAge(maxAge);
 449
 450         httpResponse.addCookie(sessionCookie);
 451     }
 452 }