Windows應用單點登錄系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

林為偉

（福建師范大學福清分校，福建 福清 350300）

Windows應用單點登錄系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

林為偉

（福建師范大學福清分校，福建 福清 350300）

本文涉及的SSO系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)SSO系統(tǒng)的缺點，對應用系統(tǒng)登陸過程進行了分離解析，采集提取了W indows應用程序的界面中應該有共性信息，即用戶登錄的時候將用戶的用戶名、密碼信息和不同的窗體的句柄的坐標位置信息，并選擇調用相應的系統(tǒng)API函數(shù)，形成一個W indows消息隊列來記錄下用戶登錄的過程，實現(xiàn)了W indows應用系統(tǒng)的單點自動登錄，實際使用效果良好.

SSO；模擬自動登錄；W indows消息機制；w indows窗體結構

進入新世紀以來，人類獲得了快速的發(fā)展.在追求辦事效率的情況下，人們對信息化的建設也是越來越加重視.經(jīng)過多年的發(fā)展與國家對信息化建設的重視以及投入之下，現(xiàn)在信息化建設更加趨于完善.信息化對大家來說并不是一個陌生的詞語，它存在于人們應用的各種系統(tǒng)之中，其中就包括：辦公系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等等.當然，任何事物都有兩面性.一個好的應用系統(tǒng)可能會對人們帶來很大的便利，可是，應用系統(tǒng)多了以后用戶需要記憶的用戶名以及密碼也是越來越多，這也就造成了不便，用戶也會感覺很繁瑣.如果在登錄系統(tǒng)的時候用戶名或者密碼記憶出錯的話很容易讓用戶反感.同時，用戶名與密碼的安全也是很重要的，不同的應用系統(tǒng)安全性可能不同，導致一些安全性較差的應用系統(tǒng)泄漏用戶的個人信息.本文就是要尋找一種解決方案，盡可能讓用戶一次性登錄，沒有那么多的用戶名以及密碼.于是，我們應用到了SSO[1]（Single Sign On,單點登錄）技術，一次登錄就可以訪問多個系統(tǒng)而不要重復性登錄.這樣不僅讓用戶的個人信息安全了也讓用戶不再感覺那么繁瑣，大大提供了現(xiàn)代企事業(yè)的信息化水平.

1 傳統(tǒng)SSO方案的實現(xiàn)機制與局限性

SSO技術在現(xiàn)代企業(yè)應用系統(tǒng)之中是比較流行的，它主要通過一次登錄實現(xiàn)訪問所有的可信任的應用系統(tǒng).SSO技術可以將本次登錄的信息映射到其它應用系統(tǒng)之中，從而實現(xiàn)免登錄的效果.然而，SSO技術實現(xiàn)的前提就是不同的應用系統(tǒng)之間要有一個共同的認證系統(tǒng)，這樣才能保證單點登錄的效果.

實現(xiàn)傳統(tǒng)SSO技術來完成的一個典型代表就是使用Kerberos協(xié)議[2]，Kerberos協(xié)議（一種網(wǎng)絡認證協(xié)議）采用票據(jù)來訪問目標系統(tǒng)，它采用C/S結構，能夠實現(xiàn)相互認證，同時在目前的企事業(yè)應用系統(tǒng)當中這種技術也是比較流行的.隨著信息化技術的快速發(fā)展與整合，很多企業(yè)也在應用統(tǒng)一的SSO技術，如IBM的WebSphere和Microsoft的. NET Passport[3].

傳統(tǒng)的SSO方案會有一些局限性，舉個例子來說：傳統(tǒng)的SSO解決方案只能支持WEB應用系統(tǒng)，而對如今大家應用比較廣泛的Windows應用系統(tǒng)來說并不支持，這樣的話導致用戶在應用SSO系統(tǒng)是必須應用傳統(tǒng)的SSO方案所提供的API或者Agent才行，這樣就造成了很大的局限性.

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計思想

既然傳統(tǒng)的SSO技術有局限性以及缺點，那么我們在設計新的系統(tǒng)的時候就需要考慮到這點，克服其缺點.新的SSO系統(tǒng)的設計思想就是：首先，要克服最大的局限性及應用系統(tǒng)支持的單一性.因此，新的業(yè)務系統(tǒng)不僅支持Web應用系統(tǒng)而且還要支持Windows應用系統(tǒng)，這樣的SSO系統(tǒng)才能被廣大用戶所接受.其次，將傳統(tǒng)意義上的單點登錄技術發(fā)展為自動登錄技術.這樣的話用戶也就不用記憶自己的用戶名和密碼，點擊自動登錄即可.整個登錄對用戶透明[4].

新的SSO系統(tǒng)支持Windows應用系統(tǒng)，因此開發(fā)人員在部署的過程中不需要對原有的應用系統(tǒng)進行更改，提高了開發(fā)人員的部署速度.全新設計的SSO系統(tǒng)其用戶名以及密碼在第一次登錄之后就將其信息存入服務器的數(shù)據(jù)庫之中.當SSO系統(tǒng)首次進行部署的時候就會在每個應用系統(tǒng)中進行采集配置，從而產(chǎn)生一個配置文件，然后將這個配置文件保存到相應的數(shù)據(jù)庫當中.當用戶在單點登錄時就會通過配置文件進行驗證登錄.

2.2 SSO系統(tǒng)的總體架構

針對以上的系統(tǒng)設計思想，本系統(tǒng)的軟件架構如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)軟件架構圖

3 系統(tǒng)核心技術

Windows應用系統(tǒng)作為當今的主流系統(tǒng)深受用戶的喜愛，它操作簡單，界面友好、人性化，而且很多辦公軟件是建立在Windows操作系統(tǒng)的基礎之上的.現(xiàn)在的Windows操作系統(tǒng)的應用界面都是由多窗體組成的，操作系統(tǒng)在運行的時候都會給不同的窗體分配不同的句柄，這樣SSO系統(tǒng)在運行的時候我們就可以根據(jù)應用系統(tǒng)所對應分配的句柄來發(fā)送消息，以此來達到控制不同消息窗體的目的.

單點登錄系統(tǒng)分析采集了Windows應用程序的界面中應該有共性信息，然后在登錄的時候將用戶的用戶名、密碼以及不同的窗體的句柄進行收集，然后將這些信息保存到數(shù)據(jù)庫當中.用戶下次再次登錄的時候就可以從數(shù)據(jù)庫當中進行調用然后與所輸入的用戶名密碼進行校驗.

單點登錄系統(tǒng)的原理其實很簡單，它在登錄的時候需要對Windows應用系統(tǒng)的窗體結構進行分析處理，這樣記錄下所要進行發(fā)送的消息.具體登錄過程如圖2所示：

圖2 典型的Windows應用系統(tǒng)自動登錄過程

4 系統(tǒng)具體實現(xiàn)

4.1.NET中使用系統(tǒng)API函數(shù)

新的SSO系統(tǒng)在設計的過程中調用了許多API函數(shù)，這樣在應用的過程中直接進行調用就可以了.但是，另一方面，.net類庫在對API函數(shù)的封裝并不完整，因此需要一個統(tǒng)一的調用格式.

在進行調用的過程中為了調用的靈活性可以將所有調用的API函數(shù)統(tǒng)一封裝到類Api.cs之中.這樣的話，下次再進行調用的時候就不用重復以上代碼了，直接調用API.cs類就可以了.

4.2 針對不同Windows應用系統(tǒng)進行分類

本系統(tǒng)在進行設計的過程中針對的是Windows應用系統(tǒng)，首先將不同的應用系統(tǒng)進行了分類，以便后續(xù)系統(tǒng)的設計.將如今的Windows應用系統(tǒng)分成了兩類：“通用型”以及“專用型”.所謂的通用型應用系統(tǒng)是指那些應用系統(tǒng)的界面比較統(tǒng)一，輸入框、表格以及按鈕比較單一，因此可以將這些分成“通用型”.

有些應用系統(tǒng)的界面比較復雜，比如說QQ，WPF等應用系統(tǒng)的界面，他們的輸入框等并不是窗體，因此將這些分成“專用型”.

4.2 提取登錄過程的共性信息

應用系統(tǒng)在登陸的過程中首先要獲取它們的共性信息，然后通過不同的句柄來判斷是哪個應用系統(tǒng).上文中我們講到了將Windows操作系統(tǒng)分成了“通用型”和“專用型”兩類系統(tǒng)，這對這兩類不同的系統(tǒng)應該有不同的處理方法.下面我們具體介紹一下這兩種不同的處理方法.

4.2.1 對于“通用型”Windows應用系統(tǒng).方法如下：首先將應用系統(tǒng)的頂層窗體利用EnumWindow()函數(shù)進行枚舉.然后通過GetChWin()和GetNextWin()得到其樹狀的窗體結構；另外也可以通過調用EnumChildWin()函數(shù)，枚舉出主窗體中的所有子窗體(控件)的句柄，從而獲得作為憑證的窗體的句柄.得到句柄后然后再對應用系統(tǒng)中用戶輸入的信息進行校驗，校驗成功后即可登錄.

4.2.2 對于“專用型”Windows應用系統(tǒng)，不同于通用型應用系統(tǒng)那么簡單，首先要根據(jù)坐標來定位每一個控件.

4.3 用戶登錄憑據(jù)模擬輸入的實現(xiàn)

SSO系統(tǒng)設計完成之后我們需要進行一下模擬驗證.用戶登錄憑據(jù)模擬輸入根據(jù)應用系統(tǒng)類別的不同，分為兩種方式.

4.3.1 利用SendMessage()函數(shù)直接向目標窗體發(fā)送消息.通過上面的講述，我們知道“通用型”應用系統(tǒng)中的窗體可以獲得窗體的句柄，從而可以得到相關的信息，如果我們要向目標窗體發(fā)送相關消息的話就需要用到一個函數(shù)：SendMessage()函數(shù).

對于可以獲得窗體句柄的窗體來說可以通過這種方法來進行發(fā)送消息，這種方法有他的優(yōu)點：這種優(yōu)點就是我們可以通過對模擬輸入來實現(xiàn)目標程序的自動登錄，而且對前臺的一些操作也不會有什么影響.

而這種方法自然也有它的缺點，其缺點就是我們不能對所有的窗體都通過這種模擬輸入的方法來進行處理.有些特殊的窗體基于安全因素的考慮是不能夠使用SendMessage()函數(shù)的.當然，值得注意的是，有些窗體中的輸入框根本就不是人們所認為的窗體.因此，使用這種方法之后也會造成不必要的麻煩.

4.3.2 利用keybd_event()函數(shù).如果第一種方法不能支持的話我們就只能尋找其它的方法了.我們可以利用另一種函數(shù)：Keydb_event函數(shù)進行模擬輸入，其函數(shù)定義如下：

上述兩種函數(shù)是比較常用的函數(shù)，如果這兩種函數(shù)都不能解決的話，MapVirtualKey()函數(shù)就可以將一些虛擬的代碼轉換成需要的掃描代碼，因此，如果上述兩種函數(shù)都不能解決的話可以通過第三種函數(shù)來解決，大部分的程序都可以通過這種方式來解決.

優(yōu)點：該函數(shù)能夠適合大部分的程序，適用性強.

缺點：該函數(shù)的缺點就是，如果目標程序是活動的窗口的話就無法實現(xiàn)后臺模擬輸入.

5 結束語

本文涉及的SSO系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)SSO系統(tǒng)的缺點，而且實現(xiàn)了Windows應用系統(tǒng)的單點自動登錄，提高了企事業(yè)單位的工作效率，而且使企事業(yè)單位的應用系統(tǒng)更加安全快捷.但是不足的地方就是：Windows應用系統(tǒng)自動登錄的時候不能夠實現(xiàn)后臺登陸，比如QQ等；另外，對于一些JAVA開發(fā)的程序也無法實現(xiàn)自動登錄.

〔1〕康威，李凱.統(tǒng)一用戶認證和單點登錄解決方案[EB／0L]，計算機世界報，2005，36．

〔2〕Kohl J，Neuman C．RFC 1510，The Kerberos NetworkAuthentication Service(v5)，IETF，1993.

〔3〕M icrosoftCorporation M icrosoft.NET Passport Technical Overview,2001.

〔4〕雷愛平.基于網(wǎng)格支持單點登錄的企業(yè)級分布式權限管理框架（PM I）系統(tǒng)[D].浙江大學出版社，2005.

〔5〕MSDN W indows and M essages.http://msdn. m icrosoft.com/en-us/library/ms632586(v=VS. 85).aspx.

〔6〕中國惠普有限公司惠普靈動單點登錄(SSO)解決方案[EB／OL]，2005-8-29.

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