HTTP API 认证授权术

HTTP API 认证授权术

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我们知道，HTTP是无状态的，所以，当我们需要获得用户是否在登录的状态时，我们需要检查用户的登录状态，一般来说，用户的登录成功后，服务器会发一个登录凭证（又被叫作Token），就像你去访问某个公司，在前台被认证过合法后，这个公司的前台会给你的一个访客卡一样，之后，你在这个公司内去到哪都用这个访客卡来开门，而不再校验你是哪一个人。在计算机的世界里，这个登录凭证的相关数据会放在两种地方，一个地方在用户端，以Cookie的方式（一般不会放在浏览器的Local Storage，因为这很容易出现登录凭证被XSS攻击），另一个地方是放在服务器端，又叫Session的方式（SessonID存于Cookie）。

但是，这个世界还是比较复杂的，除了用户访问，还有用户委托的第三方的应用，还有企业和企业间的调用，这里，我想把业内常用的一些 API认证技术相对系统地总结归纳一下，这样可以让大家更为全面的了解这些技术。注意，这是一篇长文！

本篇文章会覆盖如下技术：

  • HTTP Basic
  • Digest Access
  • App Secret Key + HMAC
  • JWT – JSON Web Tokens
  • OAuth 1.0 – 3 legged & 2 legged
  • OAuth 2.0 – Authentication Code & Client Credential

HTTP Basic

HTTP Basic 是一个非常传统的API认证技术，也是一个比较简单的技术。这个技术也就是使用 username和 password 来进行登录。整个过程被定义在了 RFC 2617 中，也被描述在了 Wikipedia: Basic Access Authentication 词条中，同时也可以参看 MDN HTTP Authentication

其技术原理如下：

  1. 把 username和 password 做成  username:password 的样子（用冒号分隔）
  2. 进行Base64编码。Base64("username:password") 得到一个字符串（如：把 haoel:coolshell 进行base64 后可以得到 aGFvZW86Y29vbHNoZWxsCg ）
  3. 把 aGFvZW86Y29vbHNoZWxsCg放到HTTP头中 Authorization 字段中，形成 Authorization: Basic aGFvZW86Y29vbHNoZWxsCg，然后发送到服务端。
  4. 服务端如果没有在头里看到认证字段，则返回401错，以及一个个WWW-Authenticate: Basic Realm='HelloWorld' 之类的头要求客户端进行认证。之后如果没有认证通过，则返回一个401错。如果服务端认证通过，那么会返回200。

我们可以看到，使用Base64的目的无非就是为了把一些特殊的字符给搞掉，这样就可以放在HTTP协议里传输了。而这种方式的问题最大的问题就是把用户名和口令放在网络上传，所以，一般要配合TLS/SSL的安全加密方式来使用。我们可以看到 JIRA Cloud 的API认证支持HTTP Basic 这样的方式。

但我们还是要知道，这种把用户名和密码同时放在公网上传输的方式有点不太好，因为Base64不是加密协议，而是编码协议，所以就算是有HTTPS作为安全保护，给人的感觉还是不放心。

Digest Access

中文称“HTTP 摘要认证”，最初被定义在了 RFC 2069 文档中（后来被 RFC 2617 引入了一系列安全增强的选项；“保护质量”(qop)、随机数计数器由客户端增加、以及客户生成的随机数）。

其基本思路是，请求方把用户名口令和域做一个MD5 –  MD5(username:realm:password) 然后传给服务器，这样就不会在网上传用户名和口令了，但是，因为用户名和口令基本不会变，所以，这个MD5的字符串也是比较固定的，因此，这个认证过程在其中加入了两个事，一个是 nonce 另一个是 qop

  • 首先，调用方发起一个普通的HTTP请求。比如：GET /coolshell/admin/ HTTP/1.1
  • 服务端自然不能认证能过，服务端返回401错误，并且在HTTP头里的 WWW-Authenticate 包含如下信息：
 WWW-Authenticate: Digest realm="[email protected]",
                        qop="auth,auth-int",
                        nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093",
                        opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"
  • 其中的 nonce 为服务器端生成的随机数，然后，客户端做 HASH1=MD5(MD5(username:realm:password):nonce:cnonce) ，其中的 cnonce 为客户端生成的随机数，这样就可以使得整个MD5的结果是不一样的。
  • 如果 qop 中包含了 auth ，那么还得做  HASH2=MD5(method:digestURI) 其中的 method 就是HTTP的请求方法（GET/POST…），digestURI 是请求的URL。
  • 如果 qop 中包含了 auth-init ，那么，得做  HASH2=MD5(method:digestURI:MD5(entityBody)) 其中的 entityBody 就是HTTP请求的整个数据体。
  • 然后，得到 response = MD5(HASH1:nonce:nonceCount:cnonce:qop:HASH2) 如果没有 qop则 response = MD5(HA1:nonce:HA2)
  • 最后，我们的客户端对服务端发起如下请求—— 注意HTTP头的 Authorization: Digest ...
GET /dir/index.html HTTP/1.0
Host: localhost
Authorization: Digest username="Mufasa",
                     realm="[email protected]",
                     nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093",
                     uri="%2Fcoolshell%2Fadmin",
                     qop=auth,
                     nc=00000001,
                     cnonce="0a4f113b",
                     response="6629fae49393a05397450978507c4ef1",
                     opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"

维基百科上的 Wikipedia: Digest access authentication 词条非常详细地描述了这个细节。

摘要认证这个方式会比之前的方式要好一些，因为没有在网上传递用户的密码，而只是把密码的MD5传送过去，相对会比较安全，而且，其并不需要是否TLS/SSL的安全链接。但是，别看这个算法这么复杂，最后你可以发现，整个过程其实关键是用户的password，这个password如果不够得杂，其实是可以被暴力破解的，而且，整个过程是非常容易受到中间人攻击——比如一个中间人告诉客户端需要的 Basic 的认证方式 或是 老旧签名认证方式（RFC2069）。

App Secret Key + HMAC

先说HMAC技术，这个东西来自于MAC – Message Authentication Code，是一种用于给消息签名的技术，也就是说，我们怕消息在传递的过程中被人修改，所以，我们需要用对消息进行一个MAC算法，得到一个摘要字串，然后，接收方得到消息后，进行同样的计算，然后比较这个MAC字符串，如果一致，则表明没有被修改过（整个过程参看下图）。而HMAC – Hash-based Authenticsation Code，指的是利用Hash技术完成这一工作，比如：SHA-256算法。

 

（图片来自 Wikipedia – MAC 词条 ）

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