用 Kerberos 为 J2ME 应用程序上锁（1）

2019-11-18 15:54:20

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供稿：网友

　　在本文中，我将开始实现生成并处理这些消息的 J2ME 类。我将首先简单描述构成这个基于 J2ME 的 Kerveros 客户机的主要类的作用，然后我将解释并展示这些类如何生成在第一篇文章中讨论过的基本 ASN.1 数据类型。在第三节中，我将展示如何生成一个用于在 Kerveros 通信中进行加密和解密的密钥。最后一节将展示 J2ME 客户机如何生成对 Kerveros 票据的请求。
　　
　　基于 J2ME 的 Kerveros 客户机中的类
　　在本文中，将要讨论三个 J2ME 类的操作：
　　
　　ASN1DataTypes
　　KerberosClient
　　KerberosKey
　　ASN1DataTypes 类将包装所有一般性的 ASN.1 功能，如发布像 INTEGER 和 STRING 这样的通用数据类型。KerberosClient 类扩展 ASN1DataTypes 类，使用它的底层功能，并提供所有特定于 Kerveros 的功能。因此，可以说我将所需要的功能简单地分为两组：所有一般性的 ASN.1 功能都在 ASN1DataTypes 类中，而所有特定于 Kerveros 的功能都在 KerberosClient 类中。这提高了代码的重用性。假如您希望构建自己的、使用 ASN.1 功能的非 Kerveros 应用程序，那么您可以使用 ASN1DataTypes 类。
　　
　　Kerberos 定义了一种利用用户的密码生成密钥的算法。KerberosKey 类实现了这种算法。在 Kerveros 通信中您将需要这个密钥。
　　
　　我将在本文分别展示这些类中的每个方法。我还在一个单独的源代码下载中加入了这些类。这个包将所有东西放到一组类中，可以将它们编译为一个 J2ME 项目。这个下载包含以下文件：
　　
　　ReadMe.txt，它包含描述如何根据本文的需要练习这些代码的指导。
　　ASN1DataTypes.java，它实现了ASN1DataTypes 类。
　　KerberosClient.java，它实现了 KerberosClient 类。
　　KerberosKey.java，它实现了 KerberosKey 类。
　　J2MEClientMIDlet.java，它提供了可以用来测试这些代码的一个非常简单的 MIDlet 包装器。
　　现在，我将进一步探讨这些类的细节。
　　
　　生成基本 ASN.1 数据类型
　　清单 1 中显示的 ASN1DataTypes 类处理生成和处理 ASN.1 数据结构所需要的所有底层功能。这个类包含两种方法：生成（authoring）方法负责生成 ASN.1 数据结构，而处理（PRocessing）方法负责处理已生成的或者从远程应用程序收到的消息。我将在本文中解释并实现生成方法，在本系列的下一篇文章中讨论处理方法。
　　
　　清单 1 只包含 ASN.1 类中不同方法的声明。我将在后面的几节中用单独的清单展示每一个方法的实现。
　　
　　清单 1. ASN1DataTypes 类
　　
　　public class ASN1DataTypes
　　{
　　　　public byte[] getLengthBytes(int length){}
　　　　public byte[] getIntegerBytes (int integerContents){}
　　　　public byte[] getGeneralStringBytes (String generalStringContent){}
　　　　public byte[] getOctetStringBytes (byte[] octetStringContents){}
　　　　public byte[] getBitStringBytes (byte[] content){}
　　　　public byte[] getGeneralizedTimeBytes (byte[] generalizedTimeContent){}
　　　　public byte[] concatenateBytes (byte[] array1, byte[] array2){}
　　　　public byte[] getSequenceBytes (byte[] sequenceContents){}
　　　　public byte[] getTagAndLengthBytes (int tagType, int tagNumber, byte[] tagContents){}
　　
　　}//ASN1DataTypes
　　
　　getLengthBytes()
　　（在清单 2 中显示的）这个方法将一个整数值（length）作为参数。它生成一个该长度的 ASN.1 表示，并返回一个符合 ASN.1 长度格式的字节数组。
　　
　　清单 2. getLengthBytes() 方法
　　
　　　　public byte[] getLengthBytes(int length)
　　　　{
　　　　　　if (length < 0)
　　　　　　　　return null;
　　
　　　　　　byte lengthBytes[];
　　
　　　　　　if (length <= 127)
　　　　　　{
　　　　　　　　lengthBytes = new byte[1];
　　　　　　　　lengthBytes[0] = (byte)(length & 0xff);
　　　　　　}
　　　　　　else
　　　　　　{
　　　　　　　　int tempLength = length;
　　　　　　　　int bytesRequired = 2;
　　　　　　　　do
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　tempLength = tempLength / 256;
　　　　　　　　　　if (tempLength > 0)
　　　　　　　　　　　　bytesRequired ++;
　　　　　　　　}while (tempLength > 0);
　　
　　　　　　　　lengthBytes = new byte[bytesRequired];
　　
　　　　　　　　byte firstLengthByte = (byte) (bytesRequired -1);
　　
　　　　　　　　firstLengthByte = 0x80;
　　　　　　　　lengthBytes[0] = firstLengthByte;
　　
　　　　　　　　int j = bytesRequired - 1;
　　
　　　　　　　　for (int i=1; i < bytesRequired; i++) {
　　　　　　　　　　j--;
　　　　　　　　　　lengthBytes[i] = (byte)(length >>> (j*8) & 0xff);
　　　　　　　　}//for
　　　　　　}//else
　　
　　　　　　return lengthBytes;
　　
　　　　}//getLengthBytes
　　
　　回想一下在本系列的第一篇文章中对表 2 的讨论，有两种表示字节长度的方法：单字节表示法和多字节表示法。单字节长度表示法用于表示小于或者等于 127 的长度值，而当长度值大于 127 时使用多字节长度表示法。
　　
　　getLengthBytes() 方法首先检查长度值是否为负。假如为负，则只是返回 null，因为我不能处理负值。
　　
　　然后这个方法检查长度值是否小于或者等于 127。假如是，就需要使用单字节长度表示法。
　　
　　注重在 J2ME 中一个整数是 4 字节数据，而单字节长度表示法只需要 1 个字节。假如长度参数是 0 到 127 之间（包括这个两数）的一个值，那么其字节表达就在 0x00000000 与 0x0000007f 之间（意味着只有最低有效位字节包含有用的数据）。将这个整数造型为一个单字节时，只有最低有效位字节（0x00 到 0x7f）会作为十六进制值拷贝到单字节数组。因此，假如长度值在 0 到 127 之间，那么我可以只执行该长度与 0xff 之间的一个按位 AND 操作。这个操作会得到一个整数，它有效的最高 3 个字节都将填入零。因此，我可以将按位操作的结果造型为一个字节，将这个字节放入一个单字节数组，并将这个数组返回给调用应用程序。
　　
　　假如长度值大于 127，那么我必须使用多字节长度表示法，它至少使用 2 字节数据。第一个字节表明长度字节的字节数，后面是实际的长度字节（有关这种格式的具体解释请参阅第一篇文章）。
　　
　　假如长度值小于 256，那么就需要总共 2 个长度字节 —— 1 个字节表明还有一个长度字节，1 个字节包含实际的长度值。假如长度值至少为 256 并小于 65536（256 乘 256），那么就需要总共 3 个长度字节 —— 1 个字节表明还有 2 个长度字节，两个字节包含实际的长度值。
　　
　　因此，在多字节格式中所需要的字节数取决于长度值。这就是为什么在 getLengthBytes() 的 else 块的 do-while 循环中要计算长度字节所需要的字节数。
　　
　　确定所需要字节数的方法很简单。我声明了一个名为 bytesRequired 的字节计数器，从 2 开始计数（所需要的最少字节数），将长度值除以 256，并检查商是否大于或者等于 1。假如是，那么就表明原始长度值大于 256，因而需要至少 3 个字节，所以我增加计数器（bytesRequired）。
　　
　　我继续将长度值除以 256 并增加字节计数器，直到除得的值小于 1。这时，我就知道找到了在多字节整数格式中需要的字节数。
　　
　　知道了所需要的字节数后，我就实例化一个具有适当大小的字节数组。自然，长度字节中的第一个字节将表明还有多少个长度字节。因此，我只是将所需要的字节数减 1（bytesRequired-1），并拷贝到一个名为 firstLengthByte 的字节中。
　　
　　看一下清单 2 中 getLengthBytes() 方法中的 firstLengthByte = 0x80 这一行代码。这一行代码对 firstLengthByte 和 0x80 （1000 0000）进行按拉 OR 操作，并将结果储存到 firstLengthByte 中。这种逻辑 OR 操作会将 firstLengthByte 的最左边（最高有效）位设置为 1。回想在本系列第一篇文章中的讨论，在希望使用多字节整数格式的时候，必须将第一个长度字节的最左边一位设置为 1。
　　
　　下一行（lengthBytes[0]=firstLengthByte）只是拷贝在包含长度字节的数组的开始位置上的 firstLengthByte。然后，有一个 for 循环，它将长度字节从长度参数中拷贝到在 lengthBytes 数组中它们的正确位置上。当 for 循环退出时，就得到了符合 ASN.1 格式的这个 lengthBytes 数组。清单 2 中 getLengthBytes() 方法的最后一行返回这个数组。
　　
　　getIntegerBytes()
　　这个方法取一个整数（value）作为参数并返回以 ASN.1 INTEGER表达的这个整数值。回想一下在本系列第一篇文章的表 1 中曾提到，在ASN.1 中 INTEGER 是一种通用数据类型。
　　
　　清单 3 中显示了 getIntegerBytes() 方法的实现。
　　
　　清单 3. getIntegerBytes() 方法
　　
　　　　public byte[] getIntegerBytes (int integerContents)
　　　　{
　　　　　　//1. Declare a byte array named finalBytes, which will
　　　　　　//　 hold all the bytes of the ASN.1 byte array representation.
　　　　　　byte finalBytes[];
　　
　　　　　　//2. Calculate the number of bytes required to ho

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