1. 什么是LTPA?

Lightweight Third-Party Authentication (LTPA)是IBM Websphere和Domino产品中使用单点登录技术。当服务器配置好LTPA认证方式，用户通过浏览器成功登录后，服务器会自动发送一个session cookie给浏览器；此cookie中包含一个LTPA Token。

2. WebSphere部分

本部分描述适用于已实施WebSphere系列产品应用和Domino平台应用，或WebSphere与Domino之间已完成单点登录。在这样的环境中与构异系统实现单点登录。

一个通过有效的LTPA Cookie能够在同一个认证域中所有服务器被自动认证。此Cookie中包含认证信息和时间戳。这些信息通过共享的3DES Key进行了bis 加密。使用公共密钥/私有密钥进行签名。

LTPA Cookie通过3DES密钥使用DESede/ECB/PKCS5P进行加密。此密钥也是采用DESede/ECB/PKCS5P进行加密，加密后再使用提供的密码再进行SHA Hash，生成24个字节的密钥，再进行Base64编码。

如果你要解析LTPA Token，先得使用Key的密码，生成3DES密钥；再使用3DES密钥解密Token Cookie。也可以使用公共/私有密钥来签名或验证LTPA Cookie。

2.1 WebSphere LTPA 生成原理

首先，这个 cookie 由以下部分组成，以%进行分隔：

用户信息，格式为u:user\:/，如：u:user\:VGOLiveRealm/CN=squallzhong,O=VGOLive Technology

过期时间

签名信息，如：

u:user\:VGOLiveRealm/CN=squallzhong,O=VGOLive Technology%1301558320666%Cy2CAeru5kEElGj0hrvYsKW2ZVsvvcu6Un573aeX55OO4G3EMYWc0e/ZbqDp1z7MS+dLzniuUH4sYWCMpnKdm7ZGabwmV+WcraBl+y+yzwcl722gHVMOnDZAW7U3jEay9Tk2yG4yXkMWU+617xndpVxke2jtS5wIyVVM3q7UDPw=

2.2 异构系统所需信息

从WebSphere系统中导出ltpa的key文件，使用文本文件打开，如：

com.ibm.websphere.CreationDate=Thu Mar 31 11\:08\:09 GMT+08\:00 2011 com.ibm.websphere.ltpa.version=1.0 com.ibm.websphere.ltpa.3DESKey=7dH4i81YepbVe+gF9XVUzE4C1Ca5g6A4Q69OFobJV9g\= com.ibm.websphere.CreationHost=wasserver com.ibm.websphere.ltpa.PrivateKey=N3bnOE1IbiXNsHXxxemC98iiCnmtw3JUuQvdFjEyh9r2gu+FlQRmG8xp5RBltqc6raI4EgYFhTr+t5/tmRQrFqfNKgvujeJZODeCspohi1V4C0qit7DOoqD9xOOn9Rzdb4PIuJM3ekwuBiZZYTYu7q0TANDygc7VbmwoD3xMPCk5svyvFJ/VshPyg5f7Q+VNM8dlIitU4gK9Qp8VZEqjGoXsYYzYYTQgnwAVtR2GfZtXKlf24EPXSkgUz9j8FwTvcylcKwjS22d6eVjciyAzInnxPqxE2iMRPEFDatHZFox3flsqBswmeDQrAGv8zIiffgP1DLKdjozUyAG+50v97xx7u1RtIrB4B01ik8DuLhw\= com.ibm.websphere.ltpa.Realm=VGOLiveRealm com.ibm.websphere.ltpa.PublicKey=AM04If2+ElGSyVRF0ZEesgvC59vGw8gSIfptjfoXj8iz4C7Ip/KVAu2PDkpQi3LUN/FgVF696tmsegBThks9rmMMHzOix/vGP2721dQZKbD7plOLdWtiY2AYZChsBVkOF26DfiWJ6euxD+a+KNcrfDnu2AXRC/tKncIUJV4LbeJdAQAB

所使用的DNS域，如：vgolive.com

过期时间(分钟)，如：30

LTPA 3DESKey 密钥及密钥的保护密码

Base DN，如：O=VGOLive Technology或DC=vgolive,DC=com

注：

在3DESKey中的反斜杠只是为了在JAVA中可解释等于号，所以正确的3DESKey为7dH4i81YepbVe+gF9XVUzE4C1Ca5g6A4Q69OFobJV9g=

用户名可以通过Base Dn验证字进行拼接，如异构系统中用户名为SquallZhong，相应在Domino中的DN就是CN=SquallZhong,O=DigiWin。此类情况仅限于LDAP中的CN与异构系统中的用户名一致。如果不一致，需要异构系统做用户对应

2.3 实现

Base64解码/编码所需Jar包：apache-commons-codec-1.3.jar以上

SHA-1的校验使用java.security.MessageDigest类

2.3.1 解析

以下代码为解析从WebSphere或Domino发送过来的LTPAToken Cookie以Java为例：

01…

02// LTPA 3DES 密钥

03String ltpa3DESKey ="7dH4i81YepbVe+gF9XVUzE4C1Ca5g6A4Q69OFobJV9g=";

04// LTPA 密钥密码

05String ltpaPassword ="Passw0rd";

06try {

07// 获得加密key

08byte[] secretKey = getSecretKey(ltpa3DESKey, ltpaPassword);

09// 使用加密key解密ltpa Cookie

10String ltpaPlaintext =new String(decryptLtpaToken(tokenCipher,

11secretKey));

12displayTokenData(ltpaPlaintext);

13}catch (Exception e) {

14System.out.println("Caught inner: " + e);

15}

16…

17//获得安全Key

18private static byte[] getSecretKey(String ltpa3DESKey, String password)

19throws Exception {

20// 使用SHA获得key密码的hash值

21MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");

22md.update(password.getBytes());

23byte[] hash3DES =new byte[24];

24System.arraycopy(md.digest(),0, hash3DES,0,20);

25// 使用0替换后4个字节

26Arrays.fill(hash3DES,20,24, (byte)0);

27// BASE64解码 ltpa3DESKey

28byte[] decode3DES = Base64.decodeBase64(ltpa3DESKey.getBytes());

29// 使用key密码hash值解密已Base64解码的ltpa3DESKey

30return decrypt(decode3DES, hash3DES);

31}

32//解密LtpaToken

33public static byte[] decryptLtpaToken(String encryptedLtpaToken,byte[] key)

34throws Exception {

35// Base64解码LTPAToken

36final byte[] ltpaByteArray = Base64.decodeBase64(encryptedLtpaToken

37.getBytes());

38// 使用key解密已Base64解码的LTPAToken

39return decrypt(ltpaByteArray, key);

40}

41// DESede/ECB/PKC5Padding解方法

42public static byte[] decrypt(byte[] ciphertext,byte[] key)

43throws Exception {

44final Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");

45final KeySpec keySpec =new DESedeKeySpec(key);

46final Key secretKey = SecretKeyFactory.getInstance("TripleDES")

47.generateSecret(keySpec);

48cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

49return cipher.doFinal(ciphertext);

50}

51…

解析出来的LTPAToken信息以%分隔

2.3.2 生成

Websphere LTPA生成时的签名信息是由用户DN和一些用户其他信息组成字符串，使用私有密钥进行签名，由于不清楚这些信息的组成，故无法产生正确的LTPA。

3. Domino部分

本部分的描述仅适用于单一的Domino平台应用与构异系统实现单点登录。

3.1 Domino LTPA Cookie 生成原理

在与 Domino 做 SSO 的时候，会使用 LTPA Token的认证方式，本文描述它的生成原理，通过它我们可以自己编码生成身份认证的 cookie，实现 SSO。

首先，这个 cookie 由以下部分组成：

LTPA token 版本(4字节)

创建时间(8字节)

过期时间(8字节)

用户名(可变长度)

Domino LTPA 密钥(20字节)

接下来分别说明各部分的具体内容：

LTPA token 版本目前 Domino 只有一种值：0x0001

创建时间为以十六进制方式表示的Unix time，例如:2009-04-09 13:52:42 (GMT +8) = 1239256362 = 49DD8D2A。

过期时间=创建时间 + SSO 配置文档的过期时间(LTPA_TokenExpiration域)

用户名为 Names 中用户文档的FullName域值；如：Squall Zhong/Digiwin

Domino LTPA 密钥通过 Base64编码后，保存在 SSO 配置文档的LTPA_DominoSecret域中

当然不能将密钥直接发送给浏览器，所以将上述部分合并起来(如上图)，计算 SHA-1 校验和。

然后用 SHA-1 校验和替换掉 Domino LTPA 密钥，最后再将内容通过 Base64 编码，形成最终的 cookie 发送给浏览器(如上图)。这样如果 cookie 中的任何内容被修改，校验和就不对了，达到了防篡改的效果。所以最终LTPA Cookie所得到的值为以下公式组成：

SHA-1=LTPA版本号+创建时间+过期时间+用户名+Domino LTPA 密钥

LTPA Cookie= Base64(LTPA版本号+创建时间+过期时间+用户名+SHA-1)

3.2 异构系统所需信息

Domino 所使用的DNS域，如：vgolive.com

过期时间(分钟)，如：30

Domino LTPA 密钥

Domino验证字名称，如：/O=VGOLive Technology

注：用户名可以通过Domino验证字进行拼接，如异构系统中用户名为SquallZhong，相应在Domino中的DN就是CN=SquallZhong/O=VGOLive Technology。此类情况仅限于Domino中的CN与异构系统中的用户名一致。如果不一致，需要异构系统做用户对应

3.3 实现

Base64解码/编码所需Jar包：apache-commons-codec-1.3.jar以上

SHA-1的校验使用java.security.MessageDigest类

转换字符集使用：Cp850

3.3.1 解析

01import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

02…...

03final String CHARSET ="Cp850";

04byte[] dominoSecret = Base64.decodeBase64(ltpaDominoSecret.getBytes());

05byte[] ltpa = Base64.decodeBase64(ltpaToken.getBytes());

06ByteArrayInputStream stream =new ByteArrayInputStream(ltpa);

07int usernameLength = ltpa.length –40;

08byte header[] =new byte[4];

09byte creation[] =new byte[8];

10byte expires[] =new byte[8];

11byte username[] =new byte[usernameLength];

12byte[] sha =new byte[20];

13// 读取LTPAToken版本号

14stream.read(header,0,4);

15if (header[0] !=0 || header[1] !=1 || header[2] !=2|| header[3] !=3)

16throw new IllegalArgumentException("Invalid ltpaToken format");

17// 读取开始时间

18stream.read(creation,0,8);

19// 读取到期时间

20stream.read(expires,0,8);

21// 读取Domino用户DN

22stream.read(username,0, usernameLength);

23// 读取SHA校验和

24stream.read(sha,0,20);

25// 转换用户名

26char characters[] =new char[usernameLength];

27try {

28InputStreamReader isr =new InputStreamReader(

29new ByteArrayInputStream(username),

30CHARSET);

31isr.read(characters);

32}catch (Exception e) {

33}

34// 获得Domino用户DN

35String dn =new String(characters);

36// 获得创建时间

37Date creationDate =new Date(

38Long.parseLong(new String(creation),16) *1000);

39// 获得到期时间

40Date expiresDate =new Date(

41Long.parseLong(new String(expires),16) *1000);

42…...

43// 创建LTPA Token

44ByteArrayOutputStream ostream =new ByteArrayOutputStream();

45try {

46// LTPA Token版本号

47ostream.write(header);

48// 创建时间

49ostream.write(creation);

50// 过期时间

51ostream.write(expires);

52// Domino用户DN，如CN=SquallZhong/O=DigiWin

53ostream.write(username);

54// Domino LTPA 密钥

55ostream.write(dominoSecret);

56ostream.close();

57}catch (IOException e) {

58throw new RuntimeException(e);

59}

60// 进行 SHA-1 校验和

61MessageDigest md;

62try {

63md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");

64md.reset();

65}catch (NoSuchAlgorithmException e) {

66throw new RuntimeException(e);

67}

68byte[] digest = md.digest(ostream.toByteArray());

69// 完成 SHA-1 校验和，digest长度为20

70boolean valid = MessageDigest.isEqual(digest, sha);

3.3.2 生成

01/**

02* 为指定用户创建有效的LTPA Token.创建时间为now.

03*

04* @param username

05*            - 用户名，注：使用用户全称，如：CN=SquallZhong/O=VGOLive Technology

06* @param creationTime

07*            - 创建时间

08* @param durationMinutes

09*            - 到期时间，单位：分钟

10@param ltpaSecretStr

11*            - Domino Ltpa 加密字符串

12* @return - 返回已Base64编码的Ltpa Cookie.

13* @throws NoSuchAlgorithmException

14* @throws Base64DecodeException

15*/

16public static String createLtpaToken(String username,

17GregorianCalendar creationTime,int durationMinutes,

18String ltpaSecretStr)throws NoSuchAlgorithmException {

19// Base64解码ltpaSecretStr

20byte[] ltpaSecret = Base64.decodeBase64(ltpaSecretStr.getBytes());

21// 用户名字节数组

22byte[] usernameArray = username.getBytes();

23byte[] workingBuffer =new byte[preUserDataLength

24+ usernameArray.length + ltpaSecret.length];

25

26// 设置ltpaToken版本至workingBuffer

27System.arraycopy(ltpaTokenVersion,0, workingBuffer,0,

28ltpaTokenVersion.length);

29// 获得过期时间，过期时间=当前时间+到期时间(分钟)

30GregorianCalendar expirationDate = (GregorianCalendar) creationTime

31.clone();

32expirationDate.add(Calendar.MINUTE, durationMinutes);

33

34// 转换创建时间至16进制字符串

35String hex = dateStringFiller

36+ Integer.toHexString(

37(int) (creationTime.getTimeInMillis() /1000))

38.toUpperCase();

39// 设置创建时间至workingBuffer

40System.arraycopy(hex.getBytes(), hex.getBytes().length

41- dateStringLength, workingBuffer, creationDatePosition,

42dateStringLength);

43

44// 转换过期时间至16进制字符串

45hex = dateStringFiller

46+ Integer.toHexString(

47(int) (expirationDate.getTimeInMillis() /1000))

48.toUpperCase();

49// 设置过期时间至workingBuffer

50System.arraycopy(hex.getBytes(), hex.getBytes().length

51- dateStringLength, workingBuffer, expirationDatePosition,

52dateStringLength);

53

54// 设置用户全称至workingBuffer

55System.arraycopy(usernameArray,0, workingBuffer, preUserDataLength,

56usernameArray.length);

57

58// 设置已Base64解码ltpaSecret至workingBuffer

59System.arraycopy(ltpaSecret,0, workingBuffer, preUserDataLength

60+ usernameArray.length, ltpaSecret.length);

61// 创建Hash字符串

62byte[] hash = createHash(workingBuffer);

63

64// ltpaToken版本+开始时间(16进制)+到期时间(16进制)+用户全名+SHA-1(ltpaToken版本+开始时间(16进制)+到期时间(16进制)+用户全名)

65byte[] outputBuffer =new byte[preUserDataLength + usernameArray.length

66+ hashLength];

67System.arraycopy(workingBuffer,0, outputBuffer,0, preUserDataLength

68+ usernameArray.length);

69System.arraycopy(hash,0, outputBuffer, preUserDataLength

70+ usernameArray.length, hashLength);

71// 返回已Base64编码的outputBuffer

72return new String(Base64.encodeBase64(outputBuffer));

73}

74…...

4. 通过F5 BIG-IP创建Domino LTPAToken

F5 iRule代码如下：

when RULE_INIT {

01set cookie_name"LtpaToken"           # 不更改

02set ltpa_version"\x00\x01\x02\x03"   # 不更改

03set ltpa_secret"b64encodedsecretkey" # 从Domino SSO文档获得ltpa密钥

04set ltpa_timeout"1800"               # 从Domino SSO文档中获得过期时间，单位：秒

05}

06

07when HTTP_REQUEST {

08#

09# Do your usual F5 HTTP authentication here

10#

11# Initial values

12set creation_time_temp [clock seconds]

13set creation_time [format %X $creation_time_temp]

14set expr_time_temp [expr { $creation_time_temp+ $::ltpa_timeout}]

15set expr_time [format %X $expr_time_temp]

16set username [HTTP::username]

17set ltpa_secret_decode [b64decode $::ltpa_secret]

18# First part of token

19set cookie_data_raw {}

20append cookie_data_raw $::ltpa_version

21append cookie_data_raw $creation_time

22append cookie_data_raw $expr_time

23append cookie_data_raw $username

24append cookie_data_raw $ltpa_secret_decode

25# SHA1 of first part of token

26set sha_cookie_raw [sha1 $cookie_data_raw]

27# Final not yet encoded token

28set ltpa_token_raw {}

29append ltpa_token_raw $::ltpa_version

30append ltpa_token_raw $creation_time

31append ltpa_token_raw $expr_time

32append ltpa_token_raw $username

33append ltpa_token_raw $sha_cookie_raw

34# Final Base64 encoded token

35set ltpa_token_final [b64encode $ltpa_token_raw]

36# Insert the cookie

37HTTP::cookie insert name $::cookie_name value $ltpa_token_final

38}

39# Remove Authorization HTTP header to avoid using basic authentication

40if { [HTTP::header exists"Authorization"] } {

41HTTP::header remove"Authorization"

42}

43}

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