深刻理解 OAuth2.0 用户授权 - 文章教程

深刻理解 OAuth2.0 用户授权

发布于 2019-05-05 字数 13966 浏览 1119 评论 0

OAuth 是一个关于授权(authorization)的开放网络标准,在全世界得到广泛应用,目前的版本是 2.0 版,本文对 OAuth 2.0 的设计思路和运行流程,做一个简明通俗的解释,主要参考材料为 RFC 6749

应用场景

为了理解 OAuth 的适用场合,让我举一个假设的例子。

有一个云冲印的网站,可以将用户储存在 Google 的照片,冲印出来。用户为了使用该服务,必须让”云冲印”读取自己储存在Google上的照片。

深刻理解 OAuth2.0 用户授权

问题是只有得到用户的授权,Google 才会同意云冲印读取这些照片。那么云冲印怎样获得用户的授权呢?

传统方法是,用户将自己的 Google 用户名和密码,告诉云冲印,后者就可以读取用户的照片了。这样的做法有以下几个严重的缺点。

  • 云冲印为了后续的服务,会保存用户的密码,这样很不安全。
  • Google不得不部署密码登录,而我们知道,单纯的密码登录并不安全。
  • 云冲印拥有了获取用户储存在 Google 所有资料的权力,用户没法限制云冲印获得授权的范围和有效期。
  • 用户只有修改密码,才能收回赋予云冲印的权力。但是这样做,会使得其他所有获得用户授权的第三方应用程序全部失效。
  • 只要有一个第三方应用程序被破解,就会导致用户密码泄漏,以及所有被密码保护的数据泄漏。

OAuth 就是为了解决上面这些问题而诞生的。

名词定义

在详细讲解 OAuth 2.0 之前,需要了解几个专用名词。它们对读懂后面的讲解,尤其是几张图,至关重要。

  • Third-party application:第三方应用程序,本文中又称客户端(client),即上一节例子中的云冲印。
  • HTTP service:HTTP 服务提供商,本文中简称 服务提供商,即上一节例子中的Google。
  • Resource Owner:资源所有者,本文中又称 用户(user)
  • User Agent:用户代理,本文中就是指浏览器。
  • Authorization server:认证服务器,即服务提供商专门用来处理认证的服务器。
  • Resource server:资源服务器,即服务提供商存放用户生成的资源的服务器。它与认证服务器,可以是同一台服务器,也可以是不同的服务器。

知道了上面这些名词,就不难理解,OAuth 的作用就是让 客户端 安全可控地获取 用户 的授权,与 服务商提供商 进行互动。

OAuth 的思路

OAuth在”客户端”与”服务提供商”之间,设置了一个授权层(authorization layer)。”客户端”不能直接登录”服务提供商”,只能登录授权层,以此将用户与客户端区分开来。”客户端”登录授权层所用的令牌(token),与用户的密码不同。用户可以在登录的时候,指定授权层令牌的权限范围和有效期。

“客户端”登录授权层以后,”服务提供商”根据令牌的权限范围和有效期,向”客户端”开放用户储存的资料。

运行流程

OAuth 2.0的运行流程如下图,摘自 RFC 6749。

OAuth运行流程

  1. 用户打开客户端以后,客户端要求用户给予授权。
  2. 用户同意给予客户端授权。
  3. 客户端使用上一步获得的授权,向认证服务器申请令牌。
  4. 认证服务器对客户端进行认证以后,确认无误,同意发放令牌。
  5. 客户端使用令牌,向资源服务器申请获取资源。
  6. 资源服务器确认令牌无误,同意向客户端开放资源。

不难看出来,上面六个步骤之中,B 是关键,即用户怎样才能给于客户端授权。有了这个授权以后,客户端就可以获取令牌,进而凭令牌获取资源。

下面一一讲解客户端获取授权的四种模式。

客户端的授权模式

客户端必须得到用户的授权(authorization grant),才能获得令牌(access token)。OAuth 2.0定义了四种授权方式。

  • 授权码模式(authorization code)
  • 简化模式(implicit)
  • 密码模式(resource owner password credentials)
  • 客户端模式(client credentials)

授权码模式

授权码模式(authorization code)是功能最完整、流程最严密的授权模式。它的特点就是通过客户端的后台服务器,与”服务提供商”的认证服务器进行互动。

授权码模式

它的步骤如下:

  • 用户访问客户端,后者将前者导向认证服务器。
  • 用户选择是否给予客户端授权。
  • 假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端事先指定的”重定向URI”(redirection URI),同时附上一个授权码。
  • 客户端收到授权码,附上早先的”重定向URI”,向认证服务器申请令牌。这一步是在客户端的后台的服务器上完成的,对用户不可见。
  • 认证服务器核对了授权码和重定向URI,确认无误后,向客户端发送访问令牌(access token)和更新令牌(refresh token)。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

A步骤中,客户端申请认证的 URI,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,必选项,此处的值固定为 “code”
  • client_id:表示客户端的ID,必选项
  • redirect_uri:表示重定向URI,可选项
  • scope:表示申请的权限范围,可选项
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

下面是一个例子。

GET /authorize?response_type=code&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz
    &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1
Host: server.example.com

C 步骤中,服务器回应客户端的 URI,包含以下参数:

  • code:表示授权码,必选项。该码的有效期应该很短,通常设为10分钟,客户端只能使用该码一次,否则会被授权服务器拒绝。该码与客户端ID和重定向URI,是一一对应关系。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

下面是一个例子。

HTTP/1.1 302 Found
Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA
          &state=xyz

D 步骤中,客户端向认证服务器申请令牌的HTTP请求,包含以下参数:

  • grant_type:表示使用的授权模式,必选项,此处的值固定为”authorization_code”。
  • code:表示上一步获得的授权码,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向URI,必选项,且必须与A步骤中的该参数值保持一致。
  • client_id:表示客户端ID,必选项。

下面是一个例子。

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=authorization_code&code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA
&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb

E 步骤中,认证服务器发送的 HTTP 回复,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项,可以是bearer类型或mac类型。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • refresh_token:表示更新令牌,用来获取下一次的访问令牌,可选项。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。

下面是一个例子。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=UTF-8
Cache-Control: no-store
Pragma: no-cache

{
     "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
     "token_type":"example",
     "expires_in":3600,
     "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",
     "example_parameter":"example_value"
}

从上面代码可以看到,相关参数使用JSON格式发送(Content-Type: application/json)。此外,HTTP头信息中明确指定不得缓存。

简化模式

简化模式(implicit grant type)不通过第三方应用程序的服务器,直接在浏览器中向认证服务器申请令牌,跳过了”授权码”这个步骤,因此得名。所有步骤在浏览器中完成,令牌对访问者是可见的,且客户端不需要认证。

简化模式

它的步骤如下:

  • 客户端将用户导向认证服务器。
  • 用户决定是否给于客户端授权。
  • 假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端指定的”重定向URI”,并在URI的Hash部分包含了访问令牌。
  • 浏览器向资源服务器发出请求,其中不包括上一步收到的Hash值。
  • 资源服务器返回一个网页,其中包含的代码可以获取Hash值中的令牌。
  • 浏览器执行上一步获得的脚本,提取出令牌。
  • 浏览器将令牌发给客户端。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

A 步骤中,客户端发出的 HTTP 请求,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,此处的值固定为 “token”,必选项。
  • client_id:表示客户端的ID,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向的URI,可选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

下面是一个例子。


GET /authorize?response_type=token&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1
Host: server.example.com

C 步骤中,认证服务器回应客户端的 URI,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

下面是一个例子。

HTTP/1.1 302 Found
Location: http://example.com/cb#access_token=2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA&state=xyz&token_type=example&expires_in=3600

在上面的例子中,认证服务器用HTTP头信息的Location栏,指定浏览器重定向的网址。注意,在这个网址的Hash部分包含了令牌。

根据上面的D步骤,下一步浏览器会访问Location指定的网址,但是Hash部分不会发送。接下来的E步骤,服务提供商的资源服务器发送过来的代码,会提取出Hash中的令牌。

密码模式

密码模式(Resource Owner Password Credentials Grant)中,用户向客户端提供自己的用户名和密码。客户端使用这些信息,向”服务商提供商”索要授权。

在这种模式中,用户必须把自己的密码给客户端,但是客户端不得储存密码。这通常用在用户对客户端高度信任的情况下,比如客户端是操作系统的一部分,或者由一个著名公司出品。而认证服务器只有在其他授权模式无法执行的情况下,才能考虑使用这种模式。

密码模式

它的步骤如下:

  1. 用户向客户端提供用户名和密码。
  2. 客户端将用户名和密码发给认证服务器,向后者请求令牌。
  3. 认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。

B 步骤中,客户端发出的 HTTP 请求,包含以下参数:

  • grant_type:表示授权类型,此处的值固定为”password”,必选项。
  • username:表示用户名,必选项。
  • password:表示用户的密码,必选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。

下面是一个例子。

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=password&username=johndoe&password=A3ddj3w

C 步骤中,认证服务器向客户端发送访问令牌,下面是一个例子。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=UTF-8
Cache-Control: no-store
Pragma: no-cache

{
     "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
     "token_type":"example",
     "expires_in":3600,
     "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",
     "example_parameter":"example_value"
}

上面代码中,各个参数的含义参见《授权码模式》一节。

整个过程中,客户端不得保存用户的密码。

客户端模式

客户端模式(Client Credentials Grant)指客户端以自己的名义,而不是以用户的名义,向”服务提供商”进行认证。严格地说,客户端模式并不属于 OAuth 框架所要解决的问题。在这种模式中,用户直接向客户端注册,客户端以自己的名义要求”服务提供商”提供服务,其实不存在授权问题。

客户端模式

它的步骤如下:

  1. 客户端向认证服务器进行身份认证,并要求一个访问令牌。
  2. 认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。

A 步骤中,客户端发出的 HTTP 请求,包含以下参数:

  • granttype:表示授权类型,此处的值固定为”clientcredentials”,必选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。
POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
grant_type=client_credentials

认证服务器必须以某种方式,验证客户端身份。

B 步骤中,认证服务器向客户端发送访问令牌,下面是一个例子。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=UTF-8
Cache-Control: no-store
Pragma: no-cache

{
     "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
     "token_type":"example",
     "expires_in":3600,
     "example_parameter":"example_value"
}

上面代码中,各个参数的含义参见《授权码模式》一节。

更新令牌

如果用户访问的时候,客户端的”访问令牌”已经过期,则需要使用”更新令牌”申请一个新的访问令牌。

客户端发出更新令牌的 HTTP 请求,包含以下参数:

  • granttype:表示使用的授权模式,此处的值固定为”refreshtoken”,必选项。
  • refresh_token:表示早前收到的更新令牌,必选项。
  • scope:表示申请的授权范围,不可以超出上一次申请的范围,如果省略该参数,则表示与上一次一致。

下面是一个例子。

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=refresh_token&refresh_token=tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA

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