一、Web服务安全与WS-Security
毫无疑问，SOAP和XML Web服务在交互操作和标准上已经完全改变了电子商务领域的格局。
然而直到最近，在Web服务技术领域仍然存在着一些缺陷，那就是处理消息级别的安全、认证、加密、数字签名、路由和附件等问题的能力。为了解决这些安全问题，像IBM、Microsoft和Verisign这样的公司和组织正牵头合作制定统一的Web服务安全规范，以便利用它们原有的Web服务交互操作概念和商业模型，他们推出了WS-Security等规范。可以这么说，自从SOAP规范形成以后，WS-Security规范及其后续的工作可能是Web服务技术领域的一次最重要的进步。
随着WS-Security规范的定稿，各大软件厂商开始认真地考虑为其产品提供使用相同Web服务安全语言的接口和编程工具箱，Web服务开发者也将能够使用这些厂商提供的工具加强他们所开发的Web服务的安全性。
二、WSE安全性能简介
Microsoft推出了Web Services Enhancements 1.0 for .NET（以下简称WSE），它是一个类库，用于实现高级 Web 服务协议，这也是该公司的第一个使用WS-Security等规范实现SOAP消息安全的工具套件。
保护Web服务安全的一个很重要的环节就是保护其SOAP消息传递的安全。
使用WSE后，SOAP消息可以自己验证其完整性，并可使用定义在WS-Security规范中的机制加密。
WSE1.0支持的所有WS-Security特性都是通过实现SecurityInputFilter和 SecurityOutputFilter对象的安全性输入输出过滤器实现的，它支持的安全特性有：
1. 数字签名
2. 加密
3. 使用用户名令牌签名并加密
4. 使用X.509证书签名并加密
5. 使用自定义二进制令牌签名并加密
WSE1.0 不支持Security Assertion Markup Language（SAML，安全声明标注语言），但Microsoft公司正积极在其.NET Server中实现SAML体系结构。当然，开发者自己可以自由的实现SAML。唯一的不足是还不能使用WSDL描述遵循WS-Security规范的 Web服务的WS-Security接口。
WSE的体系结构模型基于处理入站和出站SOAP消息的过滤器管道。它是建立在已有的SOAPExtension类的基础上的，有使用过SOAPExtension类行进压缩、加密、记录和其它操作经验的开发者会发现他们对WSE其实很熟悉。
WSE 提供了一个Microsoft.Web.Services.SoapContext类，让我们可以处理WS-Security SOAP头和其它入站的SOAP消息头，同时可为出站的SOAP消息添加WS-Security头。WSE还有一个包装类为SOAP请求和响应添加 SOAPContext（与HttpContext类似），同时服务器使用一个SOAPExtension类“Microsoft.Web.Services.WebServicesExtension”，让我们可以验证入站的SOAP消息，还提供了我们可从我们的WebMethod中访问的请求和响应SoapContext。
学习使用WSE最大的障碍在于有时很难理解Microsoft的技术文档和相关文章，即使对于那些有丰富经验的高级开发人员来说也是如此，并且关于这方面的文章很少。在本文中，我将给出一个简单的例子，介绍如何使用WSE实现基本的用户名令牌的验证过程，以保证Web服务的安全。
三、设置WSE环境
为了设置基本的WSE环境，我们需要配置ASP.NET应用程序，使其能够使用WSE SOAPExtension。最简单的方法是把所需的/configuration/system.web/webServices/soapExtensionTypes/Add元素添加到你的Web服务虚拟目录中的web.config里，如下所示：
＜webServices＞ ＜soapExtensionTypes＞ ＜add type="Microsoft.Web.Services.WebServicesExtension, Microsoft.Web.Services, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=31bf3856ad364e35" priority="1" group="0" /＞ ＜/soapExtensionTypes＞ ＜/webServices＞ |
注意type属性必须写在一行中，但是在文中考虑到篇幅的问题需要把它分为几行，所以请读者多加注意。而且要注意，在开始使用WSE之前，我们必须在工程中加入对Microsoft.Web.Services.dll的引用。
＜!--明文密码--＞ ＜UsernameToken＞ ＜Username＞user1＜/Username＞ ＜Password Type="wsse:PasswordText"＞suangywang＜/Password＞ ＜/UsernameToken＞ |
这种方法使用明文密码。我们不难想象，在服务器上将进行核对数据库，验证用户名与密码，看是否有匹配的用户名/密码对这一系列验证操作。
＜!--密码摘要--＞ ＜UsernameToken＞ ＜Username＞user1＜/Username＞ ＜Password Type="wsse:PasswordDigest"＞ QSMAKo67+vzYnU9TcMSqOFXy14U= ＜/Password＞ ＜/UsernameToken＞ |
这种方法发送一个密码摘要(digest)代替明文密码。使用密码摘要，密码就不会通过网络发送，这样黑客就不太可能算出Web服务的密码。密码摘要是用散列函数计算的。这个过程只是单向的，意味着将函数反向并找到对应于摘要的消息是不可能的，因为该过程以这样一种方式实现，所以找到散列到同一摘要的两条不同密码在计算上难以实现。但是黑客可以发送散列密码，然后冒充原始发送人被验证。为了避免这个问题，Web Services Security Addendum（Web服务安全补遗）已经增加一个辅助的保护措施。补遗中规定必须发送密码的摘要版本，而不仅仅发送散列密码。这个摘要信息包含一个密码散列，标识请求的唯一的Nonce和创建时间。因此绝对不会出现相同的两个密码散列。如下所示是修正后的用户名令牌UsernameToken。
＜!--修正后的用户名令牌--＞ ＜wsse:UsernameToken xmlns:wsu="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2002/07/utility" wsu:Id="SecurityToken-59845323-5dcb-4a6b-a7fb-94a0d7357a20"＞ ＜wsse:Username＞User1＜/wsse:Username＞ ＜wsse:Password Type="wsse:PasswordDigest"＞ gpBDXjx79eutcXdtlULIlcrSiRs= ＜/wsse:Password＞ ＜wsse:Nonce＞ h52sI9pKV0BVRPUolQC7Cg== ＜/wsse:Nonce＞ ＜wsu:Created＞2003-6-20T21:16:50Z＜/wsu:Created＞ ＜/wsse:UsernameToken＞ |
虽然每个合法请求都有一个不同的散列，但是你也必须防止恶意用户把其他用户的合法请求中的整个UsernameToken拿出放入自己的非法请求中。你可以使用Timestamp（时间戳标头）来最小化这种危险。时间戳标头用来表示消息的创建时间和过期时间，指明消息的周期以及何时可以认为该消息失效。例如，你可能想指定消息在40秒以后失效，并且超过40秒服务器就不会接收UsernameToken。但是机器之间的时钟同步问题可能会造成有效的请求被拒绝的情况。所以使用时间戳也并不是一个尽善尽美的解决方法。为了解决这个问题，Web服务可以保存一张最近收到的UsernameToken的 Nonce值的表，如果收到的一个请求的Nonce值已经被使用了，那么就绝对不会接受这个请求。如果你接收几个使用相同Nonce的请求，那么你要考虑把这几条请求全部丢弃，因为很有可能先到的请求是非法请求。还要了解到Nonce核对技术并不能防止恶意用户截获合法的输入信息，并把原始信息中的 UsernameToken加入自己的消息，然后发送到目的地。这时就需要为消息添加数字签名或安全证书，以保护其不受攻击。数字签名和安全证书的相关知识在本文中不会涉及，请读者查阅相应文献。
所有的散列保护都需要消息发送端和接收端知道用户的密码。在客户端，人们期望系统能够提示用户输入密码。而在服务器端，需要保存带有有效用户名/密码对的表，以供系统查找。我们下面将介绍WSE如何使用一个Password Provider（密码提供者）机制来解决这两个问题。