數(shù)字圖書館防盜鏈方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

●孫曉麗，陽廣元(西南民族大學(xué) 圖書館，四川 成都 610041)

1 引言

所謂資源服務(wù)盜鏈?zhǔn)侵肝唇?jīng)合法性認(rèn)證授權(quán)，非法鏈接到高校數(shù)字圖書館所提供的各種數(shù)字資源服務(wù)，并直接利用數(shù)字圖書館的帶寬在資源服務(wù)盜鏈者的網(wǎng)站上顯示和散布該資源服務(wù)，從而為資源服務(wù)盜鏈者謀取利益。這既大量消耗數(shù)字圖書館的有效網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響合法讀者對數(shù)字圖書館的正常利用，又將因數(shù)字圖書館防盜鏈能力不足而引起如數(shù)字版權(quán)等法律問題。

本文通過對Cookie技術(shù)的研究，結(jié)合Cookie技術(shù)在Web服務(wù)安全認(rèn)證系統(tǒng)[1]中的運(yùn)用，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于Cookie的數(shù)字圖書館防盜鏈方案DLAMBC(Digital Librar Anti-leech Method Based on Cookie)——利用Cookie技術(shù)具有保持會(huì)話狀態(tài)的特性實(shí)現(xiàn)對數(shù)字圖書館訪問者的身份認(rèn)證授權(quán)，即未經(jīng)認(rèn)證授權(quán)的訪問者只能瀏覽數(shù)字圖書館所提供的各種數(shù)字資源服務(wù)，而無法訪問和使用這些數(shù)字資源服務(wù)，從而阻斷盜鏈者對數(shù)字資源服務(wù)的盜鏈，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館的防盜鏈，有效增強(qiáng)數(shù)字圖書館的安全性。

2 防盜鏈方案的設(shè)計(jì)

防盜鏈方案的設(shè)計(jì)既要考慮方案的實(shí)施是否影響合法讀者對數(shù)字圖書館的正常利用，又要考慮Cookie運(yùn)用到數(shù)字圖書館防盜鏈中帶來的新安全問題。本方案在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了防盜鏈能力、實(shí)現(xiàn)難度、安全性及適應(yīng)性四個(gè)方面的因素。防盜鏈能力強(qiáng)且高效；運(yùn)用成熟的技術(shù)實(shí)現(xiàn)防盜鏈方案；運(yùn)用成熟的安全技術(shù)方案提升防盜鏈方案自身安全性；運(yùn)用成熟的Cookie技術(shù)傳輸認(rèn)證授權(quán)信息以增強(qiáng)防盜鏈方案適應(yīng)性，基于Cookie的數(shù)字圖書館防盜鏈方案如圖1所示。

圖1 基于Cookie的數(shù)字圖書館防盜鏈方案

方案采用Cookie傳輸認(rèn)證授權(quán)信息；認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器對數(shù)字圖書館訪問者進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證授權(quán)；讀者同步系統(tǒng)保證認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器中的有效讀者數(shù)據(jù)與匯文數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的有效讀者數(shù)據(jù)保持一致；匯文網(wǎng)上圖書館直接讀取匯文數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的有效讀者數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)；系統(tǒng)管理員通過匯文流通管理系統(tǒng)對有效讀者進(jìn)行管理。

為確保認(rèn)證授權(quán)信息傳輸?shù)陌踩裕桨敢霑?huì)話密鑰 (Session Key)[2]以加解密每次會(huì)話 Cookie中攜帶的認(rèn)證授權(quán)信息，并利用它來獲取本館只提供給合法讀者的數(shù)字資源服務(wù)。由于會(huì)話密鑰只在每次會(huì)話期間有效，即每次會(huì)話結(jié)束時(shí)，會(huì)話密鑰就失效，而且每次會(huì)話動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的新會(huì)話密鑰不重復(fù)和無規(guī)律，從而保證即使攻擊者獲得已加密的認(rèn)證授權(quán)信息，但沒有此次會(huì)話的會(huì)話密鑰，也無法獲得所包含的認(rèn)證授權(quán)信息，從而既保證了Cookie傳輸?shù)陌踩?，又能防止盜鏈者直接利用已加密的認(rèn)證授權(quán)信息非法盜取只提供給合法讀者的數(shù)字資源服務(wù)，即防止盜鏈者利用過期認(rèn)證授權(quán)信息盜取數(shù)字資源服務(wù)。

為確保Cookie傳輸?shù)耐暾?，即防篡改，方案引入了?shù)字摘要 (Digital Digest)：[3,4]指運(yùn)用單向 Hash函數(shù)將傳送的任意長度的消息“摘要”成一串固定長度的密文，并且不同消息其摘要不同，相同消息其摘要必定一致，同時(shí)即使知道摘要也無法反推出原消息，這串摘要就能被用于校驗(yàn)消息是否在傳輸過程中被篡改，從而確保Cookie傳輸?shù)耐暾浴?/p>

3 防盜鏈方案的實(shí)現(xiàn)

3.1 Web服務(wù)器

Web服務(wù)器軟件實(shí)現(xiàn)讀者通過瀏覽器訪問和使用數(shù)字圖書館提供的所有數(shù)字資源服務(wù)的功能，主要包括Cookie解包與封包、數(shù)字資源展示頁面、數(shù)據(jù)通信和讀者登錄授權(quán)頁面等。Web服務(wù)器軟件根據(jù)讀者對數(shù)字資源服務(wù)的請求動(dòng)態(tài)處理讀者身份的合法性認(rèn)證授權(quán)，以及認(rèn)證授權(quán)信息的Cookie解包和封包。如果認(rèn)證授權(quán)成功，則將讀者請求的數(shù)字資源返給讀者；否則重定向到認(rèn)證授權(quán)頁面。其中，Cookie解包和封包是本方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的核心。

Cookie解包主要負(fù)責(zé)對攜帶有訪問讀者認(rèn)證授權(quán)信息的Cookie進(jìn)行檢驗(yàn)，以檢測Cookie的完整性，驗(yàn)證Cookie的有效性和合法性，并提取包含的數(shù)字摘要、讀者證號(hào)、登錄密碼及認(rèn)證授權(quán)標(biāo)識(shí)。

Cookie封裝利用單向Hash函數(shù)將授權(quán)標(biāo)識(shí)、讀者證號(hào)和已用會(huì)話密鑰加密的授權(quán)信息一起生成數(shù)字摘要，然后將生成的數(shù)字摘要附加在Cookie消息之后，并將Cookie寫回讀者端，以用于后續(xù)請求的認(rèn)證授權(quán)，以減少讀者在已認(rèn)證授權(quán)有效期內(nèi)進(jìn)行多次認(rèn)證授權(quán)，提升讀者訪問和使用數(shù)字圖書館服務(wù)的速率和增強(qiáng)防盜鏈能力。

3.2 認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器

認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器軟件是讀者身份認(rèn)證授權(quán)的核心，負(fù)責(zé)對訪問者身份的合法性認(rèn)證和授權(quán)；動(dòng)態(tài)生成每次會(huì)話所需的會(huì)話密鑰；動(dòng)態(tài)為已認(rèn)證讀者生成認(rèn)證授權(quán)信息；利用會(huì)話密鑰加密已認(rèn)證授權(quán)信息，并返回給Web服務(wù)器；實(shí)時(shí)更新授權(quán)數(shù)據(jù)庫；驗(yàn)證已認(rèn)證授權(quán)信息的合法性、有效性和正確性。認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器軟件流程如圖2所示：

圖2 認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器軟件流程圖

3.3 讀者同步系統(tǒng)

西南民族大學(xué)圖書館所有應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)以匯文數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的讀者信息中的讀者證號(hào)為登錄讀者名，讀者密碼為登錄密碼。讀者同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將匯文數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的有效讀者信息根據(jù)防盜鏈認(rèn)證授權(quán)的要求動(dòng)態(tài)生成授權(quán)數(shù)據(jù)庫中的讀者信息，以保證授權(quán)數(shù)據(jù)庫中的讀者信息與匯文數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的有效讀者信息一致。讀者同步系統(tǒng)運(yùn)行過程如下。(1)系統(tǒng)參數(shù)初始化。初始化匯文數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)；初始化授權(quán)數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)；初始化兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中讀者信息的對應(yīng)關(guān)系；是否初始化授權(quán)數(shù)據(jù)庫中的讀者信息等。(2)授權(quán)數(shù)據(jù)庫中的讀者信息初始化。清除授權(quán)數(shù)據(jù)庫中的所有讀者記錄，并將符合要求的匯文數(shù)據(jù)庫中的所有有效讀者信息同步到授權(quán)數(shù)據(jù)庫。由于同步所有有效讀者信息需要大量時(shí)間，因此此操作只在系統(tǒng)第一次運(yùn)行時(shí)運(yùn)行。以后只有在特殊情況下，才運(yùn)行該操作。(3)啟動(dòng)實(shí)時(shí)同步監(jiān)測線程。實(shí)時(shí)監(jiān)測匯文數(shù)據(jù)庫中讀者信息的動(dòng)態(tài)變化，如刪除讀者、新增讀者、讀者密碼修改等，同時(shí)將變動(dòng)的匯文數(shù)據(jù)庫中的讀者信息同步到授權(quán)數(shù)據(jù)庫，從而保證授權(quán)數(shù)據(jù)庫中的讀者信息與匯文數(shù)據(jù)庫中的有效讀者信息實(shí)時(shí)一致。

4 應(yīng)用效果驗(yàn)證

在實(shí)施該方案時(shí)，Web服務(wù)器部署在Dawning i600曙光服務(wù)器，操作系統(tǒng)為Windows Server 2003 Enterprise Edition SP2，IIS 6.0組件。認(rèn)證授權(quán)服務(wù)器與讀者同步系統(tǒng)一起部署在Dawning i620r-g曙光服務(wù)器，操作系統(tǒng)為Windows Server 2003 Enterprise Edition SP2。匯文系統(tǒng)安裝的是4.0版，所用的數(shù)據(jù)庫為Oracle 10g；授權(quán)數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2005；Web服務(wù)器軟件部分、授權(quán)認(rèn)證服務(wù)器軟件部分和讀者同步系統(tǒng)均基于Visual C#2005開發(fā)。

系統(tǒng)開發(fā)、部署、設(shè)置完成之后，進(jìn)行以下測試。

(1)直接瀏覽Web服務(wù)器所展示的數(shù)字資源服務(wù)，并向Web服務(wù)器提出請求。Web服務(wù)器將重定向到讀者登錄授權(quán)頁面，并要求進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證，即非認(rèn)證授權(quán)讀者禁止使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)。

(2)在授權(quán)數(shù)據(jù)庫中新建一個(gè)測試讀者libtest：讀者證號(hào)201230102012；登錄密碼libtest。使用libtest讀者及其密碼登陸Web服務(wù)器后，能夠正常訪問并使用數(shù)字資源服務(wù)。刪除該libtest讀者，再使用libtest讀者及其密碼登陸Web服務(wù)器認(rèn)證授權(quán)失敗，即禁止該libtest讀者訪問和使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)。

(3)讀者同步系統(tǒng)運(yùn)行后，查看授權(quán)數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)生成了缺省有效讀者，匯文數(shù)據(jù)庫中所有符合條件的讀者都生成了對應(yīng)的讀者記錄，從中隨機(jī)抽取5個(gè)讀者登陸Web服務(wù)器，均成功完成認(rèn)證授權(quán)，并在認(rèn)證授權(quán)后能夠訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)。

(4)登錄匯文流通管理系統(tǒng)，并新增一個(gè)讀者信息記錄，使用該讀者證號(hào)及密碼登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)成功，并能訪問和使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)；在匯文流通管理系統(tǒng)中修改該讀者的密碼，使用該讀者舊密碼登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)失敗，并且無法訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)；使用該讀者的新密碼登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)成功，并且能訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)。

(5)在匯文流通管理系統(tǒng)中修改該新增讀者的狀態(tài)為“掛失”，該讀者登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)失敗，并且無法訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)；將讀者狀態(tài)修改為“注銷”，該讀者登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)失敗，并且無法訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)；將讀者狀態(tài)修改為“停用”，該讀者登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)失敗，并且無法訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)；將讀者狀態(tài)修改為“有效”，該讀者登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)成功，并能訪問和使用數(shù)字資源服務(wù)。

(6)使用該新增讀者的讀者證號(hào)及密碼登陸匯文網(wǎng)上圖書館，并修改其登陸密碼。然后使用該讀者的舊登陸密碼登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)失敗，并且無法訪問和使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)；使用該讀者的新登錄密碼登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)成功，并且能訪問和使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)。

(7)在該讀者登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)成功，并能訪問和使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)后，利用Cookie工具獲取其認(rèn)證授權(quán)Cookie，然后利用該認(rèn)證授權(quán)Cookie進(jìn)行重放攻擊以獲取數(shù)字資源服務(wù)失敗，有效會(huì)話密鑰已失效，需要讀者重新進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)。

(8)在匯文流通管理系統(tǒng)中刪除該新增讀者記錄，使用該讀者證號(hào)及密碼登陸Web服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)失敗，并且無法訪問和使用本館提供的數(shù)字資源服務(wù)。

通過以上測試，驗(yàn)證了該方案的防盜鏈能力、安全性和可行性等。同時(shí)該訪問具有低成本、高安全性和強(qiáng)適應(yīng)性，能有效地解決防盜鏈與匯文系統(tǒng)統(tǒng)一讀者認(rèn)證授權(quán)的問題，實(shí)現(xiàn)了與匯文系統(tǒng)的集成，大大增強(qiáng)了防盜鏈功能，有效提升了數(shù)字圖書館的防盜鏈能力。

[1] 馬亞娜，錢煥延，孫亞民．Cookie在web認(rèn)證中的應(yīng)用研究[J]．小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2004，25(2)：207－210.

[2] WIKIPEDIA．Sessionkey[EB/OL].[2012－08－01].http://en.wikipedia.org/wiki/Session_key.

[3] 張曉林．?dāng)?shù)字權(quán)益管理技術(shù)[J]．現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù)，2001(5)：3－7，10.

[4] 劉偉．淺談數(shù)字摘要技術(shù)原理及應(yīng)用[J]．福建電腦，2010(10)：108－109.