作者：阿费
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Java2的安全新特性下的Applet数字签名具体实现方法
北京 阿费
自从Java技术开始应用以来，人们对Java平台的安全性以及由于部署Java技术所引发的安全问题给予了极大的关注。非凡是在1998年11月Java2发布后，Java的安全体系结构发生了根本的改进，对于终端用户而言，它可以保护文件和私人数据不被恶意的程序或病毒感染和破坏，鉴别代码提供者的身份。对于开发者而言，通过使用API方法，能够将安全性功能集成到应用程序中，因为API的体系结构能够定义和集成对特定的资源的使用权限、加密、安全性治理、策略治理，并提供了一些类来治理公钥／密钥对及信任用户群的公钥证书。同时系统治理员、开发者和用户可以使用它提供的工具治理钥匙库，在JAR文件中生成数字签名、签名的完整性检测、创建和修改策略文件。按照Java设计者的观点，Java安全包括2个方面的内容，首先将Java作为一种安全的平台提供给用户，在此平台上，可安全地运行Java程序；其次提供用Java编程语言实现的安全工具和服务，它使得诸如企业界这样一些对安全非常敏感的领域也可应用Java技术。本文将就这二个方面介绍Java2的安全性新特性以及该新特性下的Applet数字签名的具体实现方法。
Java2采用了如图1所示的新的安全体系结构，并基于这种安全体系结构提供了很多新特性。
图1 JDK1．2安全模式
1．1密纹访问控制
这种能力从一开始就在JDK中存在。但要使用它，应用程序的编写者不得不做大量的编程工作?例如，创建SecurityManager和Classloader类的子类并使其用户化?。HotJava1．0就是一个这样的应用程序，它答应浏览器用户在几个不同的安全等级上进行选择。然而，这种编程涉及非常敏感的安全问题，它要求程序员对计算机安全有精深的理解和熟练的技巧。新的安全体系结构将使这些变得简单而安全。
1．2易于配置的安全策略
与上述情况相似，这种能力在原来的JDK中也是存在的，但是不便于使用，而且编写安全代码也不是简单明了的事情。于是，人们期望能够答应应用程序的编写者和用户能够不通过编程来设置安全策略。
1．3便于扩展的访问控制结构
一直到JDK1．1为止，为了创建1个新的访问许可，你必须在SecurityManager类中增加1个新的check方法。新的安全体系结构则答应设置各类访问许可（每个都表示对1个系统资源的访问），并能对所有正确访问许可（包括未定义的许可）进行自动处理。
1．4安全检查扩展至所有Java程序
那种所有本地代码是可信的内置概念将不复存在，取而代之的将是本地代码（例如非系统代码，安装在本地的应用程序包等）服从于与Applet相同的安全控制，但是可以声明对本地代码的政策是最宽容的，从而使这些代码可被认为是完全可信而有效地运行。上述原则也可应用于已签字的Applet和任何Java应用程序。
2Java2安全体系的概念及运行机制
2．1保护域
Java2安全体系结构中的一个基本的概念是保护域（Protected Domain）。1个域可通过对象集来划分范围，这些对象当前可由1个主体直接访问。而主体是在计算机系统中被授予许可的实体。JDK1．0所利用的沙箱就是一个有着固定边界的保护域实例。保护域的概念是一种在保护单元间起着分组和隔离作用的便利机制。例如，我们可以将保护域分开以避免它们之间的直接交互作用，于是，任何答应的交互作用必须通过可信系统代码或被有关的域所明确答应。
保护域通常分为明确的2个类别，系统域和应用程序域。所有被保护的外部资源如：文件系统、网络设施以及屏幕和键盘等仅能通过系统域来访问。图2中显示了1个Java应用环境的域的组成。从概念上讲，1个域包括1组类，这些类的实例被授予相同的一组许可。保护域是由现行策略所确定的。Java应用程序环境保持了来自代码（类和实例）到它们的保护域然后再到它们的许可的映射，如图3所示。1个线程的执行可能完全发生在1个单一的保护域中，也可能涉及1个应用程序域或是系统域。例如：1个打印消息的应用程序将不得不与系统域发生交互作用，因为系统域是唯一对输出流的访问点。在此种情况下的任何时候，应用程序域都不能通过调用系统域获得除打印消息外的任何额外许可，否则将是一个严重的安全性隐患。在相反的情形下，1个系统域从1个应用程序域中调用1个方法，如当1个AWT系统域调用1个Applet的绘画方法来显示这个Applet时，有效访问权限与应用程序域所答应的当前权限在任何时候都相同，这一点也是同样至关重要的。换句话说，一个具有较低权限的域不能通过调用一个更高权限的域，或被一个更高权限的域所调用来获得额外的许可。上述有关1个线程涉及2个保护域的讨论自然地归纳为1个遍历多重保护域的线程，计算许可的一个简单而谨慎的经验做法是：
图2 Java应用环境的域的组成
图3 类→保护域→权限的映射
（1）一个执行线程的许可集可被认为是由该线程所遍历的所有保护域的许可的交集。
（2）当1条代码调用doPrivileged方法时，执行线程的许可集被认为是包括所有代码的保护域以及由它直接或间接调用的保护域的权限。即通过doPrivileged方法可使1条可信代码能临时访问更多的资源，这在某些情况下是必要的。例如，1个应用程序可能不被答应直接访问包含字体的文件，但是，显示文本的系统实用程序必须代表用户获得那些字体。
在执行期间，当请求访问1个要害系统资源（如文件I／O和网络I／O）或者API方法需要执行1个敏感的操作时，例如读1个文件，资源处理代码直接或间接地调用1个非凡的称为访问控制（AccessController）类的方法，访问控制类通过检查调用栈来作出决定是否准予该请求或操作发生。
