Ensure login context is bound to the request by the profile handlers
[java-idp.git] / 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");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at
7  *
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         LoginContext loginContext = (LoginContext) httpRequest.getAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY);
143         if (loginContext == null) {
144             // When the login context comes from the profile handlers its attached to the request
145             // The authn engine attaches it to the session to allow the handlers to do any number of
146             // request/response pairs without maintaining or losing the login context
147             loginContext = (LoginContext) httpRequest.getSession().getAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY);
148         } else {
149             // Clean out any old state that might be lying around
150             httpRequest.getSession().removeAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY);
151         }
152
153         if (loginContext == null) {
154             LOG.error("Incoming request does not have attached login context");
155             throw new ServletException("Incoming request does not have attached login context");
156         }
157
158         if (!loginContext.getAuthenticationAttempted()) {
159             startUserAuthentication(loginContext, httpRequest, httpResponse);
160         } else {
161             completeAuthenticationWithoutActiveMethod(loginContext, httpRequest, httpResponse);
162         }
163     }
164
165     /**
166      * Begins the authentication process. Determines if forced re-authentication is required or if an existing, active,
167      * authentication method is sufficient. Also determines, when authentication is required, which handler to use
168      * depending on whether passive authentication is required.
169      * 
170      * @param loginContext current login context
171      * @param httpRequest current HTTP request
172      * @param httpResponse current HTTP response
173      */
174     protected void startUserAuthentication(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
175             HttpServletResponse httpResponse) {
176         LOG.debug("Beginning user authentication process");
177         try {
178             Map<String, LoginHandler> possibleLoginHandlers = determinePossibleLoginHandlers(loginContext);
179             ArrayList<AuthenticationMethodInformation> activeAuthnMethods = new ArrayList<AuthenticationMethodInformation>();
180
181             Session userSession = (Session) httpRequest.getAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE);
182             if (userSession != null) {
183                 activeAuthnMethods.addAll(userSession.getAuthenticationMethods().values());
184             }
185
186             if (loginContext.isForceAuthRequired()) {
187                 LOG.debug("Forced authentication is required, filtering possible login handlers accordingly");
188                 filterByForceAuthentication(loginContext, activeAuthnMethods, possibleLoginHandlers);
189             } else {
190                 LOG.debug("Forced authentication not required, trying existing authentication methods");
191                 for (AuthenticationMethodInformation activeAuthnMethod : activeAuthnMethods) {
192                     if (possibleLoginHandlers.containsKey(activeAuthnMethod.getAuthenticationMethod())) {
193                         completeAuthenticationWithActiveMethod(loginContext, activeAuthnMethod, httpRequest,
194                                 httpResponse);
195                         return;
196                     }
197                 }
198                 LOG.debug("No existing authentication method meets service provides requirements");
199             }
200
201             if (loginContext.isPassiveAuthRequired()) {
202                 LOG.debug("Passive authentication is required, filtering poassibl login handlers accordingly.");
203                 filterByPassiveAuthentication(loginContext, possibleLoginHandlers);
204             }
205
206             // Since we made it this far, just pick the first remaining login handler from the list
207             Entry<String, LoginHandler> chosenLoginHandler = possibleLoginHandlers.entrySet().iterator().next();
208             LOG.debug("Authenticating user with login handler of type {}", chosenLoginHandler.getValue().getClass()
209                     .getName());
210             authenticateUser(chosenLoginHandler.getKey(), chosenLoginHandler.getValue(), loginContext, httpRequest,
211                     httpResponse);
212         } catch (AuthenticationException e) {
213             loginContext.setAuthenticationFailure(e);
214             returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
215         }
216
217     }
218
219     /**
220      * Determines which configured login handlers will support the requested authentication methods.
221      * 
222      * @param loginContext current login context
223      * 
224      * @return login methods that may be used to authenticate the user
225      * 
226      * @throws AuthenticationException thrown if no login handler meets the given requirements
227      */
228     protected Map<String, LoginHandler> determinePossibleLoginHandlers(LoginContext loginContext)
229             throws AuthenticationException {
230         Map<String, LoginHandler> supportedLoginHandlers = new HashMap<String, LoginHandler>(getProfileHandlerManager()
231                 .getLoginHandlers());
232         LOG.trace("Supported login handlers: {}", supportedLoginHandlers);
233         LOG.trace("Requested authentication methods: {}", loginContext.getRequestedAuthenticationMethods());
234
235         Iterator<Entry<String, LoginHandler>> supportedLoginHandlerItr = supportedLoginHandlers.entrySet().iterator();
236         Entry<String, LoginHandler> supportedLoginHandler;
237         while (supportedLoginHandlerItr.hasNext()) {
238             supportedLoginHandler = supportedLoginHandlerItr.next();
239             if (!loginContext.getRequestedAuthenticationMethods().contains(supportedLoginHandler.getKey())) {
240                 supportedLoginHandlerItr.remove();
241                 continue;
242             }
243         }
244
245         if (supportedLoginHandlers.isEmpty()) {
246             LOG.error("No authentication method, requested by the service provider, is supported");
247             throw new AuthenticationException(
248                     "No authentication method, requested by the service provider, is supported");
249         }
250
251         return supportedLoginHandlers;
252     }
253
254     /**
255      * Filters out any login handler based on the requirement for forced authentication.
256      * 
257      * During forced authentication any handler that has not previously been used to authenticate the the user or any
258      * handlers that have been and support force re-authentication may be used. Filter out any of the other ones.
259      * 
260      * @param loginContext current login context
261      * @param activeAuthnMethods currently active authentication methods, never null
262      * @param loginHandlers login handlers to filter
263      * 
264      * @throws ForceAuthenticationException thrown if no handlers remain after filtering
265      */
266     protected void filterByForceAuthentication(LoginContext loginContext,
267             Collection<AuthenticationMethodInformation> activeAuthnMethods, Map<String, LoginHandler> loginHandlers)
268             throws ForceAuthenticationException {
269
270         LoginHandler loginHandler;
271         for (AuthenticationMethodInformation activeAuthnMethod : activeAuthnMethods) {
272             loginHandler = loginHandlers.get(activeAuthnMethod.getAuthenticationMethod());
273             if (loginHandler != null && !loginHandler.supportsForceAuthentication()) {
274                 for (String handlerSupportedMethods : loginHandler.getSupportedAuthenticationMethods()) {
275                     loginHandlers.remove(handlerSupportedMethods);
276                 }
277             }
278         }
279
280         if (loginHandlers.isEmpty()) {
281             LOG.error("Force authentication required but no login handlers available to support it");
282             throw new ForceAuthenticationException();
283         }
284     }
285
286     /**
287      * Filters out any login handler that doesn't support passive authentication if the login context indicates passive
288      * authentication is required.
289      * 
290      * @param loginContext current login context
291      * @param loginHandlers login handlers to filter
292      * 
293      * @throws PassiveAuthenticationException thrown if no handlers remain after filtering
294      */
295     protected void filterByPassiveAuthentication(LoginContext loginContext, Map<String, LoginHandler> loginHandlers)
296             throws PassiveAuthenticationException {
297         LoginHandler loginHandler;
298         Iterator<Entry<String, LoginHandler>> authnMethodItr = loginHandlers.entrySet().iterator();
299         while (authnMethodItr.hasNext()) {
300             loginHandler = authnMethodItr.next().getValue();
301             if (!loginHandler.supportsPassive()) {
302                 authnMethodItr.remove();
303             }
304         }
305
306         if (loginHandlers.isEmpty()) {
307             LOG.error("Passive authentication required but no login handlers available to support it");
308             throw new PassiveAuthenticationException();
309         }
310     }
311
312     /**
313      * Authenticates the user with the given authentication method provided by the given login handler.
314      * 
315      * @param authnMethod the authentication method that will be used to authenticate the user
316      * @param logingHandler login handler that will authenticate user
317      * @param loginContext current login context
318      * @param httpRequest current HTTP request
319      * @param httpResponse current HTTP response
320      */
321     protected void authenticateUser(String authnMethod, LoginHandler logingHandler, LoginContext loginContext,
322             HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse) {
323
324         loginContext.setAuthenticationAttempted();
325         loginContext.setAuthenticationDuration(logingHandler.getAuthenticationDuration());
326         loginContext.setAuthenticationMethod(authnMethod);
327         loginContext.setAuthenticationEngineURL(HttpHelper.getRequestUriWithoutContext(httpRequest));
328         logingHandler.login(httpRequest, httpResponse);
329         httpRequest.getSession().setAttribute(LoginContext.LOGIN_CONTEXT_KEY, loginContext);
330     }
331
332     /**
333      * Completes the authentication request using an existing, active, authentication method for the current user.
334      * 
335      * @param loginContext current login context
336      * @param authenticationMethod authentication method to use to complete the request
337      * @param httpRequest current HTTP request
338      * @param httpResponse current HTTP response
339      */
340     protected void completeAuthenticationWithActiveMethod(LoginContext loginContext,
341             AuthenticationMethodInformation authenticationMethod, HttpServletRequest httpRequest,
342             HttpServletResponse httpResponse) {
343         Session shibSession = (Session) httpRequest.getAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE);
344
345         LOG.debug("Populating login context with existing session and authentication method information.");
346         loginContext.setAuthenticationDuration(authenticationMethod.getAuthenticationDuration());
347         loginContext.setAuthenticationInstant(authenticationMethod.getAuthenticationInstant());
348         loginContext.setAuthenticationMethod(authenticationMethod.getAuthenticationMethod());
349         loginContext.setPrincipalAuthenticated(true);
350         loginContext.setPrincipalName(shibSession.getPrincipalName());
351
352         ServiceInformation serviceInfo = new ServiceInformationImpl(loginContext.getRelyingPartyId(), new DateTime(),
353                 authenticationMethod);
354         shibSession.getServicesInformation().put(serviceInfo.getEntityID(), serviceInfo);
355
356         returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
357     }
358
359     /**
360      * Completes the authentication process when and already active authentication mechanism wasn't used, that is, when
361      * the user was really authenticated.
362      * 
363      * The principal name set by the authentication handler is retrieved and pushed in to the login context, a
364      * Shibboleth session is created if needed, information indicating that the user has logged into the service is
365      * recorded and finally control is returned back to the profile handler.
366      * 
367      * @param loginContext current login context
368      * @param httpRequest current HTTP request
369      * @param httpResponse current HTTP response
370      */
371     protected void completeAuthenticationWithoutActiveMethod(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
372             HttpServletResponse httpResponse) {
373
374         String principalName = DatatypeHelper.safeTrimOrNullString((String) httpRequest
375                 .getAttribute(LoginHandler.PRINCIPAL_NAME_KEY));
376         if (principalName == null) {
377             loginContext.setPrincipalAuthenticated(false);
378             loginContext.setAuthenticationFailure(new AuthenticationException(
379                     "No principal name returned from authentication handler."));
380             LOG.error("No principal name returned from authentication method: "
381                     + loginContext.getAuthenticationMethod());
382             returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
383             return;
384         }
385
386         loginContext.setPrincipalAuthenticated(true);
387         loginContext.setPrincipalName(principalName);
388         loginContext.setAuthenticationInstant(new DateTime());
389
390         // We allow a login handler to override the authentication method in the event that it supports multiple methods
391         String actualAuthnMethod = DatatypeHelper.safeTrimOrNullString((String) httpRequest
392                 .getAttribute(LoginHandler.AUTHENTICATION_METHOD_KEY));
393         if (actualAuthnMethod != null) {
394             loginContext.setAuthenticationMethod(actualAuthnMethod);
395         }
396
397         updateUserSession(loginContext, httpRequest, httpResponse);
398
399         LOG.debug("User {} authentication with authentication method {}", loginContext.getPrincipalName(), loginContext
400                 .getAuthenticationMethod());
401
402         returnToProfileHandler(loginContext, httpRequest, httpResponse);
403     }
404
405     /**
406      * Updates the user's Shibboleth session with authentication information. If no session exists a new one will be
407      * created.
408      * 
409      * @param loginContext current login context
410      * @param httpRequest current HTTP request
411      * @param httpResponse current HTTP response
412      */
413     protected void updateUserSession(LoginContext loginContext, HttpServletRequest httpRequest,
414             HttpServletResponse httpResponse) {
415         Session shibSession = (Session) httpRequest.getAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE);
416         if (shibSession == null) {
417             LOG.debug("Creating shibboleth session for principal {}", loginContext.getPrincipalName());
418             shibSession = (Session) getSessionManager().createSession(loginContext.getPrincipalName());
419             loginContext.setSessionID(shibSession.getSessionID());
420             addSessionCookie(httpRequest, httpResponse, shibSession);
421         }
422
423         LOG.debug("Recording authentication and service information in Shibboleth session for principal: {}",
424                 loginContext.getPrincipalName());
425         Subject subject = (Subject) httpRequest.getAttribute(LoginHandler.SUBJECT_KEY);
426         String authnMethod = (String) httpRequest.getAttribute(LoginHandler.AUTHENTICATION_METHOD_KEY);
427         if (DatatypeHelper.isEmpty(authnMethod)) {
428             authnMethod = loginContext.getAuthenticationMethod();
429         }
430
431         AuthenticationMethodInformation authnMethodInfo = new AuthenticationMethodInformationImpl(subject, authnMethod,
432                 new DateTime(), loginContext.getAuthenticationDuration());
433
434         shibSession.getAuthenticationMethods().put(authnMethodInfo.getAuthenticationMethod(), authnMethodInfo);
435
436         ServiceInformation serviceInfo = new ServiceInformationImpl(loginContext.getRelyingPartyId(), new DateTime(),
437                 authnMethodInfo);
438         shibSession.getServicesInformation().put(serviceInfo.getEntityID(), serviceInfo);
439     }
440
441     /**
442      * Adds an IdP session cookie to the outbound response.
443      * 
444      * @param httpRequest current request
445      * @param httpResponse current response
446      * @param userSession user's session
447      */
448     protected void addSessionCookie(HttpServletRequest httpRequest, HttpServletResponse httpResponse,
449             Session userSession) {
450         httpRequest.setAttribute(Session.HTTP_SESSION_BINDING_ATTRIBUTE, userSession);
451
452         LOG.debug("Adding IdP session cookie to HTTP response");
453         Cookie sessionCookie = new Cookie(IDP_SESSION_COOKIE_NAME, userSession.getSessionID());
454         sessionCookie.setPath(httpRequest.getContextPath());
455         sessionCookie.setSecure(false);
456
457         int maxAge = (int) (userSession.getInactivityTimeout() / 1000);
458         sessionCookie.setMaxAge(maxAge);
459
460         httpResponse.addCookie(sessionCookie);
461     }
462 }