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OAuth 2.0 - 开放授权2.0标准

2019/05/26 共 2814 字 8 分钟阅读
PROGRAMMING oatuh2 auth jwt
AI 摘要: OAuth是一个开放的网络授权协议，用于提供指定权限的访问能力。它使第三方应用能够通过授权令牌来访问用户的个人信息，而无需提供用户名和密码。OAuth涉及三方：用户、服务消费者和服务提供者。用户意图是第一步，随后，服务消费者申请获取授权码或请求令牌，用户被重定向到服务提供者进行授权，然后消费者使用令牌来访问受保护的资源。OAuth 2.0是OAuth协议的下一版本，具有更好的简易性和适用性。它提供了四类用户授权方式，其中最常用且安全性最高的是前后端授权码方式。

前言

1. 什么是OAuth

Oauth（Open Auth)是一个开放的网络授权协议，旨在提供"指定权限的访问"的能力，我们常说的“第三方登陆”、“SSO单点登录”，其内部原理大都涉及OAuth。

比如作为一个第三方App，需要访问你的微信个人信息，这个访问需要微信授权，但实际上你不需要提供你的微信用户名和密码，只是由微信授权提供一个安全的有时限的Access Token（访问令牌），第三方App服务只需要提供这个Access Token即可以达到获取微信个人信息数据；即使第三方存在信息安全泄露问题，微信的用户名账号密码还是安全的。

一个很好的类别: OAuth中的访问Token令牌，类似于高级轿车的代驾钥匙（仅可以用于移动轿车一小段距离提供泊车用，而不能开启后备箱等其他功能），当用户来到酒店时候，酒店服务人员提供泊车服务，需要向用户申请允许移动车辆的泊车钥匙，完成泊车服务；

OAuth不共享密码数据，而是使用授权令牌来证明消费者和服务提供商之间的身份。OAuth是一种身份验证协议，允许您代表您批准与另一个应用程序交互的应用程序，而不会泄露您的密码，其关键技术在于访问Token令牌的申请过程。

OAuth涉及三方：用户、消费者(第三方应用）、服务提供方，用户授权服务提供方，提供一个令牌给到服务消费方，来完成服务消费；

2. 工作流解说1：（用户在得到看到一个好的课程，准备分享到微信朋友圈）

2.1. 第一步，用户意图

  • Alice（用户）：“嘿，得到，我想分享这本书到我的微信朋友圈！”
  • 得到（消费者）：“好的，让我去找微信授权下！”

2.2. 第二步，服务消费者申请获取授权码/请求Token

  • 得到（消费者）：“微信，我这边有个用户需要分享他的内容到朋友圈，可以申请一个**请求Token（授权码）**么？”
  • 微信（服务提供方）：“好的，这个是请求Token令牌和一个请求签名秘钥，你让用户确认下”

该请求签名秘钥用于防止CSRF请求伪造，消费者使用密钥对每个请求进行签名，以便服务提供者可以验证它实际上来自消费者应用程序。

2.3. 第三步，用户被重定向到服务提供方

  • 得到：”OK，Alice，我要把你送到微信授权下，拿着这个请求Token
  • Alice：“好的”

这一步存在被钓鱼的情况，恶意网站可能会伪造一个微信钓鱼站点，让你输入微信的账号、密码等。

2.4. 第四步，用户授权

  • Alice：“微信，我想批准得到获取请求Token，你帮授权下”
  • 微信：“好的，你这边准备授权得到 - 获取Alice“分享朋友圈”的权限么？
  • Alice：“是的，我授权得到拥有使用微信分享Alice朋友圈的权限”
  • 微信，“好的，微信已授权该请求Token令牌，拥有分享Alice朋友圈的权限，请告知得到”

2.5. 第五步，消费者活动访问令牌

  • 得到：“微信，我可以使用这个请求Token获取**访问token（Access Token）**么？”
  • 微信：“当然，这是你的访问token和秘钥”

2.6. 第六步，消费者访问受保护的资源

  • 得到：“微信，我想把这个链接分享到朋友圈，这是我的访问token令牌”
  • 微信：“好的，访问Token令牌验证正确，分享内容到Alice朋友圈了"

3. 工作流解说2：（A网站获取Github用户基本数据）

  • A 网站让用户跳转到GitHub。
  • GitHub 要求用户登录，然后询问"A 网站要求获得 xx 权限，你是否同意？"
  • 用户同意，GitHub 就会重定向回 A 网站，同时发回一个授权码。
  • A 网站使用授权码，向 GitHub 请求令牌。
  • GitHub 返回令牌.
  • A 网站使用令牌，向 GitHub 请求用户数据。

4. OAuth 1.0与OAuth 2.0 差别

  • OAuth 2.0是OAuth协议的下一版本，但不向下兼容OAuth 1.0（如果您今天创建新应用程序，请使用OAuth 2.0）。
  • OAuth 2.0关注客户端开发者的简易性，同时为Web应用、桌面应用、手机和智能设备提供专门的认证流程，更快，更容易实现。
  • OAuth 2.0有六个流程用于不同类型的应用程序和要求（梳理下来有四类Access Token授权方式），OAuth令牌不再需要在2.0中的端点上加密，因为它们在传输过程中已加密（通过HTTPS启用签名机制）。

5. OAuth 2.0四类用户授权方式

虽然说四类，官方文档实际指明六授权类型，除下面四类：（授权码、隐式、密码、凭据）外，还有包括另外两类：(设备码、刷新token)，我们这边指明与用户授权相关更紧密一些的，单独指明四类场景，刷新token是作为过期机制，设备码（web应用中开发中）涉及较少。

5.1. 前后端授权码方式 - 最常用，安全系数高

指的是第三方应用先申请一个授权码，然后再用该码获取令牌。（上面Alice、得到、微信的示例中，请求Token其实就是授权码，这种方式是最常用的流程，安全性也最高，它适用于那些有后端的 Web 应用。授权码通过前端传送，令牌则是储存在后端，而且所有与资源服务器的通信都在后端完成。这样的前后端分离，可以避免令牌泄漏。）

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// 消费者请求获取授权码
https://b.com/oauth/authorize?response_type=code&client_id=CLIENT_ID&redirect_uri=CALLBACK_URL&scope=read
// 服务方授权码回调请求通知
https://a.com/callback?code=AUTHORIZATION_CODE
// 消费者通过授权码获取访问token
https://b.com/oauth/token?grant_type=authorization_code&code=AUTHORIZATION_CODE&client_id=CLIENT_ID&client_secret=CLIENT_SECRET&redirect_uri=CALLBACK_URL

5.2. 纯前端隐藏式 - 安全要求不高、token时效短的场景

针对纯前端应用，RFC6749 就规定了第二种方式，允许直接向前端颁发令牌。这种方式没有授权码这个中间步骤，所以称为（授权码）“隐藏式”（implicit）。

令牌的位置是 URL 锚点（fragment），而不是查询字符串（querystring），这是因为 OAuth 2.0 允许跳转网址是 HTTP 协议，因此存在"中间人攻击"的风险，而浏览器跳转时，锚点不会发到服务器，就减少了泄漏令牌的风险。

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// 通过锚点纯前端交互
https://b.com/oauth/authorize?response_type=token&client_id=CLIENT_ID&redirect_uri=CALLBACK_URL&scope=read
https://a.com/callback#token=ACCESS_TOKEN

5.3. 纯后端凭证式 - 内部系统交互用

最后一种方式是凭证式（client credentials），适用于没有前端的命令行应用，即在命令行下请求令牌。

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// 凭证式访问Token获取，client_id和client_secret用来让服务提供方确认消费方的身份。
https://b.com/oauth/token?grant_type=client_credentials&client_id=CLIENT_ID&client_secret=CLIENT_SECRET

5.4. 密码代理式 - 较少用

如果你高度信任某个应用，RFC6749 也允许用户把用户名和密码，直接告诉该应用。该应用就使用你的密码，申请并获取令牌，这种方式称为"密码式"（password）。

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// 密码式获取Token
https://b.com/oauth/token?grant_type=password&username=USERNAME&password=PASSWORD&client_id=CLIENT_ID

6. 访问令牌使用

6.1. 基于令牌请求服务

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// A网站拿到令牌以后，就可以向B网站的API请求数据了。
curl -H "Authorization: Bearer ACCESS_TOKEN" "https://api.b.com"

6.2. 基于刷新令牌，在过期前刷新token

OAuth 2.0 允许自动更新令牌（没有必要再重新走一次用户授权流程）。

服务提供者在提供请求Token（授权码）时候，会提供额外一个刷新Token，这样服务消费者（第三方应用）可以在令牌过期前，更新访问令牌（Access Token)。

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// 刷新访问令牌
https://b.com/oauth/token?grant_type=refresh_token&client_id=CLIENT_ID&client_secret=CLIENT_SECRET&refresh_token=REFRESH_TOKEN

7. 完整的Github示例参考

参见：http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/github-oauth.html

8. 针对Token和Token的管理

最长见到的就是，JWT令牌（RFC 7519），JSON网络令牌（JWT）是JSON的基于开放标准，用于创建访问令牌（Access Token)，JWT被设计为紧凑以及URL-safe。

JWT依赖于其他基于JSON的标准：JWS（JSON Web签名）RFC 7515和JWE（JSON Web加密）RFC 7516。

8.1. JWT结构

JWT的结构由头、有效载体、签名3部分组成。头包含签名算法、类型，有效载体包含一组常规+自定义的声明，签名部分通过Base64url Encoding对标头和有效负载进行编码，并将它们与句点分隔符连接在一起来计算签名。

签名在Chrome上面，可以基于JWT Debugger工具进行验签。

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// 签名格式，
const token = base64urlEncoding(header) + '.' + base64urlEncoding(payload) + '.' + base64urlEncoding(signature)
// 生成格式
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJsb2dnZWRJbkFzIjoiYWRtaW4iLCJpYXQiOjE0MjI3Nzk2Mzh9.gzSraSYS8EXBxLN_oWnFSRgCzcmJmMjLiuyu5CSpyHI

8.2. 请求头标准字段

  1. typ: token类型，必须为JWT
  2. cty: 内容类型，可以忽略，用于嵌套签名或加密
  3. alg: 签名算法

8.3. 有效载体中的标准字段

  1. iss: 签发者
  2. sub: 标识jwt主题
  3. aud: 标识JWT的消费者
  4. exp: 标识JWT过期时间，时间戳格式
  5. nbf: 标识JWT不早于指定时间，时间戳格式
  6. iat: 标识JWT签发时间，时间戳格式
  7. jti: JWT ID，在不同的发行者之间，令牌的区分大小写的唯一标识符

8.4. JWT使用

在身份验证中，当用户使用OAuth成功授权后，返回的JWT令牌，并且必须在本地保存（通常在本地或会话存储中，但也可以使用cookie），而不是传统的创建会话的方法在服务器中并返回一个cookie。

每当用户想要访问受保护的路由或资源时，用户代理应该Authorization使用Bearer模式发送JWT，通常在头部中。标头的内容可能如下所示：

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Authorization: Bearer eyJhbGci...<snip>...yu5CSpyHI

这是一种无状态身份验证机制，因为用户状态永远不会保存在服务器内存中。服务器的受保护路由将在Authorization标头中检查有效的JWT，如果存在，则允许用户访问受保护的资源。由于JWT是自包含的，所有必要的信息都在那里，减少了多次查询数据库的需要。

8.5. GO实现JWT的开源包

参考：https://github.com/dgrijalva/jwt-go

9. 参考

  1. OAuth官档：https://oauth.net/2/
  2. https://www.varonis.com/blog/what-is-oauth/
  3. https://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/oauth_2_0.html
  4. http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/oauth-grant-types.html
  5. http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/github-oauth.html
  6. JWT wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/JSON_Web_Token#cite_note-18
  7. JWT介绍：https://jwt.io/introduction
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