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理解OAuth 2.0,理解oauth2.0

編輯:C#入門知識

理解OAuth 2.0,理解oauth2.0


理解OAuth 2.0

 

作者: 阮一峰

日期: 2014年5月12日

OAuth是一個關於授權(authorization)的開放網絡標准,在全世界得到廣泛應用,目前的版本是2.0版。

本文對OAuth 2.0的設計思路和運行流程,做一個簡明通俗的解釋,主要參考材料為RFC 6749。

OAuth Logo

一、應用場景

為了理解OAuth的適用場合,讓我舉一個假設的例子。

有一個"雲沖印"的網站,可以將用戶儲存在Google的照片,沖印出來。用戶為了使用該服務,必須讓"雲沖印"讀取自己儲存在Google上的照片。

雲沖印

問題是只有得到用戶的授權,Google才會同意"雲沖印"讀取這些照片。那麼,"雲沖印"怎樣獲得用戶的授權呢?

傳統方法是,用戶將自己的Google用戶名和密碼,告訴"雲沖印",後者就可以讀取用戶的照片了。這樣的做法有以下幾個嚴重的缺點。

(1)"雲沖印"為了後續的服務,會保存用戶的密碼,這樣很不安全。

(2)Google不得不部署密碼登錄,而我們知道,單純的密碼登錄並不安全。

(3)"雲沖印"擁有了獲取用戶儲存在Google所有資料的權力,用戶沒法限制"雲沖印"獲得授權的范圍和有效期。

(4)用戶只有修改密碼,才能收回賦予"雲沖印"的權力。但是這樣做,會使得其他所有獲得用戶授權的第三方應用程序全部失效。

(5)只要有一個第三方應用程序被破解,就會導致用戶密碼洩漏,以及所有被密碼保護的數據洩漏。

OAuth就是為了解決上面這些問題而誕生的。

二、名詞定義

在詳細講解OAuth 2.0之前,需要了解幾個專用名詞。它們對讀懂後面的講解,尤其是幾張圖,至關重要。

(1) Third-party application:第三方應用程序,本文中又稱"客戶端"(client),即上一節例子中的"雲沖印"。

(2)HTTP service:HTTP服務提供商,本文中簡稱"服務提供商",即上一節例子中的Google。

(3)Resource Owner:資源所有者,本文中又稱"用戶"(user)。

(4)User Agent:用戶代理,本文中就是指浏覽器。

(5)Authorization server:認證服務器,即服務提供商專門用來處理認證的服務器。

(6)Resource server:資源服務器,即服務提供商存放用戶生成的資源的服務器。它與認證服務器,可以是同一台服務器,也可以是不同的服務器。

知道了上面這些名詞,就不難理解,OAuth的作用就是讓"客戶端"安全可控地獲取"用戶"的授權,與"服務商提供商"進行互動。

三、OAuth的思路

OAuth在"客戶端"與"服務提供商"之間,設置了一個授權層(authorization layer)。"客戶端"不能直接登錄"服務提供商",只能登錄授權層,以此將用戶與客戶端區分開來。"客戶端"登錄授權層所用的令牌(token),與用戶的密碼不同。用戶可以在登錄的時候,指定授權層令牌的權限范圍和有效期。

"客戶端"登錄授權層以後,"服務提供商"根據令牌的權限范圍和有效期,向"客戶端"開放用戶儲存的資料。

四、運行流程

OAuth 2.0的運行流程如下圖,摘自RFC 6749。

OAuth運行流程

(A)用戶打開客戶端以後,客戶端要求用戶給予授權。

(B)用戶同意給予客戶端授權。

(C)客戶端使用上一步獲得的授權,向認證服務器申請令牌。

(D)認證服務器對客戶端進行認證以後,確認無誤,同意發放令牌。

(E)客戶端使用令牌,向資源服務器申請獲取資源。

(F)資源服務器確認令牌無誤,同意向客戶端開放資源。

不難看出來,上面六個步驟之中,B是關鍵,即用戶怎樣才能給於客戶端授權。有了這個授權以後,客戶端就可以獲取令牌,進而憑令牌獲取資源。

下面一一講解客戶端獲取授權的四種模式。

五、客戶端的授權模式

客戶端必須得到用戶的授權(authorization grant),才能獲得令牌(access token)。OAuth 2.0定義了四種授權方式。

  • 授權碼模式(authorization code)
  • 簡化模式(implicit)
  • 密碼模式(resource owner password credentials)
  • 客戶端模式(client credentials)

六、授權碼模式

授權碼模式(authorization code)是功能最完整、流程最嚴密的授權模式。它的特點就是通過客戶端的後台服務器,與"服務提供商"的認證服務器進行互動。

授權碼模式

它的步驟如下:

(A)用戶訪問客戶端,後者將前者導向認證服務器。

(B)用戶選擇是否給予客戶端授權。

(C)假設用戶給予授權,認證服務器將用戶導向客戶端事先指定的"重定向URI"(redirection URI),同時附上一個授權碼。

(D)客戶端收到授權碼,附上早先的"重定向URI",向認證服務器申請令牌。這一步是在客戶端的後台的服務器上完成的,對用戶不可見。

(E)認證服務器核對了授權碼和重定向URI,確認無誤後,向客戶端發送訪問令牌(access token)和更新令牌(refresh token)。

下面是上面這些步驟所需要的參數。

A步驟中,客戶端申請認證的URI,包含以下參數:

  • response_type:表示授權類型,必選項,此處的值固定為"code"
  • client_id:表示客戶端的ID,必選項
  • redirect_uri:表示重定向URI,可選項
  • scope:表示申請的權限范圍,可選項
  • state:表示客戶端的當前狀態,可以指定任意值,認證服務器會原封不動地返回這個值。

下面是一個例子。


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步驟中,服務器回應客戶端的URI,包含以下參數:

  • code:表示授權碼,必選項。該碼的有效期應該很短,通常設為10分鐘,客戶端只能使用該碼一次,否則會被授權服務器拒絕。該碼與客戶端ID和重定向URI,是一一對應關系。
  • state:如果客戶端的請求中包含這個參數,認證服務器的回應也必須一模一樣包含這個參數。

下面是一個例子。


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

D步驟中,客戶端向認證服務器申請令牌的HTTP請求,包含以下參數:

  • grant_type:表示使用的授權模式,必選項,此處的值固定為"authorization_code"。
  • code:表示上一步獲得的授權碼,必選項。
  • redirect_uri:表示重定向URI,必選項,且必須與A步驟中的該參數值保持一致。
  • client_id:表示客戶端ID,必選項。

下面是一個例子。


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步驟中,認證服務器發送的HTTP回復,包含以下參數:

  • access_token:表示訪問令牌,必選項。
  • token_type:表示令牌類型,該值大小寫不敏感,必選項,可以是bearer類型或mac類型。
  • expires_in:表示過期時間,單位為秒。如果省略該參數,必須其他方式設置過期時間。
  • refresh_token:表示更新令牌,用來獲取下一次的訪問令牌,可選項。
  • scope:表示權限范圍,如果與客戶端申請的范圍一致,此項可省略。

下面是一個例子。


     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"
     }

從上面代碼可以看到,相關參數使用JSON格式發送(Content-Type: application/json)。此外,HTTP頭信息中明確指定不得緩存。

七、簡化模式

簡化模式(implicit grant type)不通過第三方應用程序的服務器,直接在浏覽器中向認證服務器申請令牌,跳過了"授權碼"這個步驟,因此得名。所有步驟在浏覽器中完成,令牌對訪問者是可見的,且客戶端不需要認證。

簡化模式

它的步驟如下:

(A)客戶端將用戶導向認證服務器。

(B)用戶決定是否給於客戶端授權。

(C)假設用戶給予授權,認證服務器將用戶導向客戶端指定的"重定向URI",並在URI的Hash部分包含了訪問令牌。

(D)浏覽器向資源服務器發出請求,其中不包括上一步收到的Hash值。

(E)資源服務器返回一個網頁,其中包含的代碼可以獲取Hash值中的令牌。

(F)浏覽器執行上一步獲得的腳本,提取出令牌。

(G)浏覽器將令牌發給客戶端。

下面是上面這些步驟所需要的參數。

A步驟中,客戶端發出的HTTP請求,包含以下參數:

  • response_type:表示授權類型,此處的值固定為"token",必選項。
  • client_id:表示客戶端的ID,必選項。
  • redirect_uri:表示重定向的URI,可選項。
  • scope:表示權限范圍,可選項。
  • state:表示客戶端的當前狀態,可以指定任意值,認證服務器會原封不動地返回這個值。

下面是一個例子。


    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步驟中,認證服務器回應客戶端的URI,包含以下參數:

  • access_token:表示訪問令牌,必選項。
  • token_type:表示令牌類型,該值大小寫不敏感,必選項。
  • expires_in:表示過期時間,單位為秒。如果省略該參數,必須其他方式設置過期時間。
  • scope:表示權限范圍,如果與客戶端申請的范圍一致,此項可省略。
  • state:如果客戶端的請求中包含這個參數,認證服務器的回應也必須一模一樣包含這個參數。

下面是一個例子。


     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,認證服務器用HTTP頭信息的Location欄,指定浏覽器重定向的網址。注意,在這個網址的Hash部分包含了令牌。

根據上面的D步驟,下一步浏覽器會訪問Location指定的網址,但是Hash部分不會發送。接下來的E步驟,服務提供商的資源服務器發送過來的代碼,會提取出Hash中的令牌。

八、密碼模式

密碼模式(Resource Owner Password Credentials Grant)中,用戶向客戶端提供自己的用戶名和密碼。客戶端使用這些信息,向"服務商提供商"索要授權。

在這種模式中,用戶必須把自己的密碼給客戶端,但是客戶端不得儲存密碼。這通常用在用戶對客戶端高度信任的情況下,比如客戶端是操作系統的一部分,或者由一個著名公司出品。而認證服務器只有在其他授權模式無法執行的情況下,才能考慮使用這種模式。

密碼模式

它的步驟如下:

(A)用戶向客戶端提供用戶名和密碼。

(B)客戶端將用戶名和密碼發給認證服務器,向後者請求令牌。

(C)認證服務器確認無誤後,向客戶端提供訪問令牌。

B步驟中,客戶端發出的HTTP請求,包含以下參數:

  • grant_type:表示授權類型,此處的值固定為"password",必選項。
  • username:表示用戶名,必選項。
  • password:表示用戶的密碼,必選項。
  • scope:表示權限范圍,可選項。

下面是一個例子。


     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步驟中,認證服務器向客戶端發送訪問令牌,下面是一個例子。


     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"
     }

上面代碼中,各個參數的含義參見《授權碼模式》一節。

整個過程中,客戶端不得保存用戶的密碼。

九、客戶端模式

客戶端模式(Client Credentials Grant)指客戶端以自己的名義,而不是以用戶的名義,向"服務提供商"進行認證。嚴格地說,客戶端模式並不屬於OAuth框架所要解決的問題。在這種模式中,用戶直接向客戶端注冊,客戶端以自己的名義要求"服務提供商"提供服務,其實不存在授權問題。

客戶端模式

它的步驟如下:

(A)客戶端向認證服務器進行身份認證,並要求一個訪問令牌。

(B)認證服務器確認無誤後,向客戶端提供訪問令牌。

A步驟中,客戶端發出的HTTP請求,包含以下參數:

  • granttype:表示授權類型,此處的值固定為"clientcredentials",必選項。
  • scope:表示權限范圍,可選項。

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

     grant_type=client_credentials

認證服務器必須以某種方式,驗證客戶端身份。

B步驟中,認證服務器向客戶端發送訪問令牌,下面是一個例子。


     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"
     }

上面代碼中,各個參數的含義參見《授權碼模式》一節。

十、更新令牌

如果用戶訪問的時候,客戶端的"訪問令牌"已經過期,則需要使用"更新令牌"申請一個新的訪問令牌。

客戶端發出更新令牌的HTTP請求,包含以下參數:

  • granttype:表示使用的授權模式,此處的值固定為"refreshtoken",必選項。
  • refresh_token:表示早前收到的更新令牌,必選項。
  • scope:表示申請的授權范圍,不可以超出上一次申請的范圍,如果省略該參數,則表示與上一次一致。

下面是一個例子。


     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

(完)

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