以前、OpenID Connect によるシングルサインオン環境を構築しました。
Railsとdoorkeeper-openid_connectやOmniAuth を使って、OpenID Connectの OpenID Provider と Relying Party を作ってみた - メモ的な思考的な

OpenID Connect以外でシングルサインオン環境を構築する方法として SAML がありますが、今までさわってきませんでした。

　
そんな中、書籍「SAML入門」を読む機会がありました。

書籍では

SAMLの認証フロー
認証フローのリクエスト・レスポンスの中身を掲載
Dockerを使って実際にSAML認証を試す
SAMLの仕様へのリンクやお役立ちツール

などが分かりやすく記載されており、とてもためになりました。ありがとうございました。

　
本を読んでみて気持ちが盛り上がり、自分でもSPとIdPの環境を構築してみたくなりました。

そこで、Python + Flask + pysaml2 でSP、KeycloakでIdPを構築し、SAML2 の SP-initiated フローでSAML認証してみたので、メモを残します。

環境
やらないこと
SP向けのライブラリについて検討
SAML用のChrome拡張について調査
Keycloakのセットアップ
pysaml2を使って、SPを作る
- 各ライブラリのインストール
- Flaskアプリの作成
Keycloakへ設定を追加
動作確認
その他の参考資料
ソースコード

環境

WSL2
SP
- Python 3.11.7
- Flask 3.0.2
- pysaml2 7.5.0
IdP
- Keycloak 23.0.6

　
なお、ソースコードは必要に応じて記載しているものの、全部は記載していません。

詳細はGithubのリポジトリを確認してください。
https://github.com/thinkAmi-sandbox/flask_with_pysaml2_and_keycloak-example

やらないこと

あくまで「SAMLの認証フローを体験する」がメインなので、以下は行いません。

本番運用に即した、Keycloakやpysaml2の設定
セキュリティまわりを真剣に考えること

　
また、SPとIdPの両方を自作すると完成が遅くなりそうでした。

そのため、SAML入門同様、今回はIdPにKeycloakを使うことにして、IdPの自作は行いません。

SP向けのライブラリについて検討

今回はPythonで書いてみようと考え、SAML2関連のライブラリを探したところ、以下の2つがありました。

pysaml2
- IdentityPython/pysaml2: Python implementation of SAML2
python3-saml
- SAML-Toolkits/python3-saml

両方とも同じくらいのstarだったため、どんな違いがあるのか調べたところ、2016年のstackoverflowに情報がありました。
single sign on - Python SSO: pysaml2 and python3-saml - Stack Overflow

python3-saml のauthorのコメントだったものの、python3-saml が良さそうに感じました。

ただ、

サンプルコードを見ると、 onelogin というサービス名が気になった
- https://github.com/SAML-Toolkits/python3-saml/blob/master/demo-flask/index.py#L6-L7
pysaml2 + Keycloak という組み合わせのサンプルコードもあまり多くなかった
djangosaml2 や django-saml2-auth が pysaml2 を使っていた

ということから、今回は pysaml2 でSPを作ることにしました。

　
ライブラリは決まったものの、 pysaml2 を使ってゼロから作るのは大変そうです。

サンプルコードを探したところ、oktaにてサンプルコードが公開されていました。

そこで、これをベースに作っていくことにしました。

　
なお、上記oktaのサンプルだと Flask-Login を使うことでログインまわりをきちんと作っています。

ただ、今回は必要最低限の実装にするので、ログインまわりについては

Flask-Login は使用しない
その代わり、SAML認証成功時にセッションへデータをセットする
- セッションにデータがあればログイン成功とみなす

とします。

SAML用のChrome拡張について調査

SAMLのリクエスト・レスポンスをChromeで確認できると便利です。

調べた見たところ、SAML-tracer がありました。
SAML-tracer

この拡張ですが、

SAML入門では、Firefox版がお役立ちツールとして紹介されていたこと
- SAML-tracer – 🦊 Firefox (ja) 向け拡張機能を入手
Githubにリポジトリがあり、PHPのSAML2ライブラリを作っているorganizer製に見えたこと
- https://github.com/SimpleSAMLphp/SAML-tracer
やや権限が広そうだけど、SAML使うときだけ有効にすれば良さそう

ということから、今回使ってみることにしました。

この拡張を使うことで、SAMLのパラメータを見たり、

　
実際のリクエストで使われるSAMLを見れたりと、開発をする上で便利になりました。

Keycloakのセットアップ

Keycloakは、公式のDockerイメージが quay.io で提供されています。
https://quay.io/repository/keycloak/keycloak?tab=tags

今回は、最新バージョンの docker compose で Keycloak をたてることにしました。

そこで、以下の compose.yaml を用意しました。

ちなみに、ポート 8080 はよく見かけるため、 18080 へと変更しています。

services:
  keycloak:
    image: quay.io/keycloak/keycloak:23.0.6
    # dockerコマンドのitオプションと同様にするため、 ttyとstdin_openを付けておく
    tty: true
    stdin_open: true
    ports:
        - 18080:8080
    environment:
      KEYCLOAK_ADMIN: admin
      KEYCLOAK_ADMIN_PASSWORD: admin
    command:
      - start-dev

　
準備ができたので、起動します。

$ docker compose up -d

　
続いて、公式ドキュメントの手順に従い、Keycloakの設定を行います。
Docker - Keycloak

ポートを変更しているので、以下のURLにアクセス
- http://localhost:18080/admin
realmを作る
- nameを myrealm とする
- それ以外はデフォルト
ユーザー作る
- myrealm に切り替える
- 以下を入力
  - Username: myuser
  - First Name: Foo
  - Last Name: Bar
ユーザーにパスワードを設定する
- Credentials タブを開く
- 以下を入力
  - Password: baz
  - Password confirmation: baz
  - Temporary: Off
作成したユーザー myuser でKeycloakへログインしてみる
- http://localhost:18080/realms/myrealm/account
- ログインできればOK
Realm settings の Endpoints をクリックし、エンドポイント情報を確認しておく
- URL的には以下
  - http://localhost:18080/realms/myrealm/protocol/saml/descriptor

pysaml2を使って、SPを作る

各ライブラリのインストール

今回、WSL2上にSPをたてます。

はじめに、pysaml2のREADMEにある通り、 xmlsec1 をインストールします。

$ sudo apt install xmlsec1

続いて、Flaskとpysaml2をインストールします。

$ pip install pysaml2 flask

Flaskアプリの作成

ミニマムな saml_client_for メソッドへと変更

oktaのサンプルコードを一部改変し、ミニマムな実装にします。

まず、今回はHTTP通信だけ使うので、変数 asc_url をSAML Requestのみの

acs_url = url_for(
    'saml_request',
    _external=True)

とします。

変数 settings については、

endpoint は以下の2つ分を定義
- SAML Requestのときの HTTP Redirect Binding
- SAML Responseのときの HTTP POST Binding
各種 signed は False
allow_unsolicited は True
- 未設定だと saml2.response.UnsolicitedResponse: Unsolicited response: id-*** エラーが発生する
  - Keycloak側の設定不足かもしれない
metadata には remote を追加
- これがないと、 saml2.client_base.SignOnError: {'message': 'No supported bindings available for authentication', 'bindings_to_try': ['urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:bindings:HTTP-Redirect'], 'unsupported_bindings': ['urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:bindings:HTTP-Redirect']} エラーが発生する
  - ただ、Keycloakの設定不足なのかもしれない
  - なお、 metadata の remote についてはドキュメントに情報が見当たらなく、以下の記事の djangosaml2 の記事を見て追加してみた
    - Azure ADを利用したDjango adminのSAML認証 - カンムテックブログ

とします。

関数全体は以下の通りです。

def saml_client_for():
    acs_url = url_for(
        'saml_request',
        _external=True)
    
    settings = {
        'entityid': 'flask',
        'metadata': {
            'remote': [
                {'url': 'http://localhost:18080/realms/myrealm/protocol/saml/descriptor'},
            ],
        },
        'service': {
            'sp': {
                'endpoint': {
                    'assertion_consumer_service': [
                        (acs_url, BINDING_HTTP_REDIRECT),
                        (acs_url, BINDING_HTTP_POST),
                    ]
                },
                'allow_unsolicited': True,
                'authn_requests_signed': False,
                'want_assertions_signed': False,
                'want_response_signed': False,

            }
        }
    }

    spConfig = Saml2Config()
    spConfig.load(settings)
    spConfig.allow_unknown_attributes = True
    saml_client = Saml2Client(config=spConfig)
    return saml_client

SAML Requestを送信する関数を作成

今回のSAML Request は HTTP Redirect Binding とするため、oktaのサンプルコードとほぼ同じです。

なお、今回は SP-initiated フローでの認証のみ動作確認することから、メソッド名を sp_initiated から saml_request へと変更しています。

def saml_request():
    # SAMLクライアントを生成する
    saml_client = saml_client_for()
    
    # 認証準備をする
    _reqid, info = saml_client.prepare_for_authenticate()

    # HTTP Redirect Binding のリダイレクト先はLocationヘッダに保存されているため、
    # その値を redirect 関数に渡す
    redirect_url = None
    # Select the IdP URL to send the AuthN request to
    for key, value in info['headers']:
        if key == 'Location':
            redirect_url = value
    response = redirect(redirect_url, code=302)
    # NOTE:
    #   I realize I _technically_ don't need to set Cache-Control or Pragma:
    #     http://stackoverflow.com/a/5494469
    #   However, Section 3.2.3.2 of the SAML spec suggests they are set:
    #     http://docs.oasis-open.org/security/saml/v2.0/saml-bindings-2.0-os.pdf
    #   We set those headers here as a 'belt and suspenders' approach,
    #   since enterprise environments don't always conform to RFCs
    response.headers['Cache-Control'] = 'no-cache, no-store'
    response.headers['Pragma'] = 'no-cache'
    return response

SAML ResponseをPOSTで受け付ける関数を作成

元々のサンプルコードでは idp_initiated 関数でしたが、 IdP-initiated フロー向けと誤解しそうなので、関数名を saml_response へと変更しました。

また、 authn_response.parse_assertion() をしないと、 get_identity() や get_subject() で値が取得できなかったことから、修正を加えています。

他に、セッションの中にSAML入門で確認していた各値を設定し、ブラウザ上で表示できるようにしておきます。

なお、セッションの各値についてはpysaml2のドキュメントでは示されていなかったため、デバッガを使って一つ一つどこにあるかを確認しました。

@app.route('/saml/response/keycloak', methods=['POST'])
def saml_response():
    saml_client = saml_client_for()
    authn_response = saml_client.parse_authn_request_response(
        request.form['SAMLResponse'],
        entity.BINDING_HTTP_POST)

    # parse_assertion()してからでないと、get_identity()やget_subject()で値が取れない
    authn_response.parse_assertion()
    user_info = authn_response.get_subject()

    session['saml_attributes'] = {
        'name_id': user_info.text,
        'name_id_format': user_info.format,
        'name_id_name_qualifier': user_info.name_qualifier,
        'name_id_sp_name_qualifier': user_info.sp_name_qualifier,
        'session_index': authn_response.assertion.authn_statement[0].session_index,
        'session_expiration': authn_response.assertion.authn_statement[0].session_not_on_or_after,
        'message_id': authn_response.response.id,
        'message_issue_instant': authn_response.response.issue_instant,
        'assertion_id': authn_response.assertion.id,
        'assertion_not_on_or_after': authn_response.assertion.issue_instant,
        'relay_status': 'NOT_USED',
        'identity': authn_response.get_identity()
    }

    return redirect('/')

SAML Requestを送信するためのリンクやセッションの中身を表示するindexを用意

テンプレートを描画するだけです。

@app.route('/')
def index():
    return render_template('index.html')

　
テンプレートはこんな感じで、セッションの値の有無により表示を分岐しています。

{% if session['saml_attributes'] %}
    {% set s = session['saml_attributes'] %}

    <h1>KeyCloak Status</h1>
    <table>
        <thead>
            <tr>
                <th>Attribute</th>
                <th>Value</th>
            </tr>
        </thead>
        <tbody>
            <tr>
                <td>Name ID</td>
                <td>{{ s['name_id'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Name ID Format</td>
                <td>{{ s['name_id_format'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Name ID Name Qualifier</td>
                <td>{{ s['name_id_name_qualifier'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Name ID SP Name Qualifier</td>
                <td>{{ s['name_id_sp_name_qualifier'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Session Index</td>
                <td>{{ s['session_index'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Session Expiration</td>
                <td>{{ s['session_expiration'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Message ID</td>
                <td>{{ s['message_id'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Message Issue Instant</td>
                <td>{{ s['message_issue_instant'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Assertion ID</td>
                <td>{{ s['assertion_id'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Assertion NotOnOrAfter</td>
                <td>{{ s['assertion_not_on_or_after'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Relay Status</td>
                <td>{{ s['relay_status'] }}</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Identity</td>
                <td>{{ s['identity'] }}</td>
            </tr>
        </tbody>
    </table>

{% else %}
    <h1>Login</h1>
    <ul>
      <li><a href="/saml/login/keycloak">KeyCloak</a></li>
    </ul>
{% endif %}

　
以上で、SP側の実装は完了です。

Keycloakへ設定を追加

続いて、公式ドキュメントを参考にしつつ、SPの情報をKeycloakへ設定します。
Creating a SAML client | Server Administration Guide

Create Client でクライアントを作成
- Client Typeは SAML
- Client IDは任意の値
  - 今回は flask
  - ただし、本番運用の場合は重複しないような値のほうが良さそう
- Valid Redirect URIsは http://localhost:15000/saml/response/keycloak
  - SAML Response の送信先
- NameID Formatは username
- Force POST bindingは On
clientから flask を選択
Keyタブを選択
- Client signature required は Off にする
Client scopes タブから、 flask-dedicated を選択
- デフォルトで作成されている
Scopeタブを選択
- Full scope allowed を Off にする
Mappersタブを選択
- Configure a new mapper をクリック
- Nameで User Attribute をクリック
  - Name, User Attribute, Friendly Name, SAML Attribute Name のいずれも username
  - SAML Attribute NameFormatは Basic (デフォルト)
  - Aggregate attribute valuesは Off (デフォルト)
Advancedタブを選択
- Assertion Consumer Service POST Binding URL に http://localhost:15000/saml/response/keycloak を設定
  - SAML Response の送信先
  - これがないと、Keycloak上で Invalid Request エラーが表示されてしまう