第87天： OAuth2.0 简介

by 太阳雪

咱们常常看到或者用到一些可使用微博、微信、支付宝等帐号登陆的应用，还有一些微博助手、微信公众号助手、客户端之类的东西，这些是怎么作的呢，背后的原理是什么呢？为何公众号配置起来那么繁琐呢？什么是 access token、refresh token？等等，今天咱们来了解下开放式受权模式 OAuth

随着互联网的发展，各类应用相互交叉，处处须要用户登陆，信息安全成为了避免可回避的问题，应用须要扩展，用户须要更好的体验，信息须要更安全的保障，为了知足这些需求，互联网技术不断推陈出新，从通讯安全，到各类协议框架，有无数的解决方案。

其中 OAuth 框架是很闪耀的一个，一经推出，就获得各大互联网公司的积极响应，到2010年推出了 OAuth 2.0, 不但修补了 1.0 的安全漏洞，并且简化了受权流程，获得更普遍的应用，成为了主流。从 PC 到 Web，从移动端到物联网，愈来愈多的应用构建在 OAuth 框架之上，那么 OAuth 是什么呢？

OAuth 是什么

OAuth 框架提供了一种认证和受权机制，可让用户将其受保护的资源受权给其余应用来访问或者使用。

阮一峰老师对 受权有个形象比喻：受权机制至关于你给快递员一个临时密码（受权），快递员可使用这个密码打开小区门禁，将快递送到你家门口，然后零时密码将失效（详见参考连接）。

这个例子中，你就是 用户，小区是 受保护的资源，快递员是其余应用（第三方应用）。

若是没有这个机制：

• 要么你就得去小区门口拿快递，不方便，
• 要么就得告诉全部可能给你送快递的快递员门禁密码，不安全

有了 OAuth 框架(协议)，既方便，又安全

OAuth2.0

这里不打算介绍 OAuth 1.0，缘由是:

• OAuth 1.0 存在安全漏洞
• OAuth 1 和 后面的 OAuth 1a 交流流程比较复杂
• OAuth 2.0 安全性好，应用更普遍

若是想了解更多关于 OAuth 的知识，请访问参考连接

角色

OAuth2.0 实际上就是让第三方服务得到用户在资源服务器上的受权的过程，会涉及到 4 种角色

• 资源拥有者（Resource owner），即用户
• 认证服务器（Authorization server），用来认证用户凭证，颁布受权码的服务器
• 资源服务器（Resource Server），存放用户受保护的资源的服务器
• 第三方应用（Client），也称之为客户端(后续皆称 客户端)，须要获得用户受权，以便访问用户受保护的资源的应用程序

不是任何客户端都能获得受权的，在开通 OAuth 受权以前，须要先到认证服务器或者资源服务器上注册，注册成功会获得 appid 和 app_secret，用来向认证服务器代表应用的身份

角色之间关联

了解了 OAuth2.0 框架中的主要角色，有必要了解下角色之间关联关系

• 认证服务器 和 资源服务器：
  一般来讲，认证服务器和资源服务器同属于一个服务商，它们就有天生的关联，并且是内部的安全的，甚至它们能够部署在同一个服务器(Web 服务器)上
• 用户 和 服务商：
  对于像 Github、微信这样的知名应用，用户会主动在这些应用或服务上注册，填写的资料信息，设置的昵称，产生的文章、上传的照片，等等将成为用户的资源，这些资源被存放在资源服务器上
• 客户端 和 服务商：
  客户端，即第三方应用，要从服务商的资源服务器中获取数据，给用户提供额外服务，必须在服务商处注册，提供应用的基本信息，认证信息，服务域名，申请用户受权的范围、甚至企业资质（例如申请微信公众号的企业服务）等等，申请经过后，服务商会返回 appid 和 app_secret，做为客户端和服务商的交互凭证
• 用户 和 客户端：客户端提供了特别的服务，能够吸引到用户，为了让用户体验更好，引导用户经过受权的方式，从而获取受权范围内的用户信息，例如 Openid，做为用户在客户端上的惟一标识，从而创建起和用户的关联

至此，四个角色之间的关联就创建好了，下面开始介绍具体的受权方式

基本受权流程

没有比图更能说明白流程的，借用 RFC6749 文档中的图:

• A 客户端，向用户发出受权请求
• B 用户赞成或者拒绝客户端的受权请求，假设是赞成
• C 客户端拿着用户的受权请求认证服务器作认证
• D 若是 C 经过认证，认证服务器将返回 Access Token，便可以访问资源的令牌
• E 客户端使用 Access Token 请求资源服务器上的资源
• F 资源服务器验证了 Access Token 后，返回受保护的资源

流程中最核心的是让客户端得到 Access Token，以后在访问受保护资源是，就不须要用户反复受权了

Access Token 显然不是用户在资源服务器上的密码，是有认证服务器颁发的，那么也能够被销毁

Access Token 和以前课程中的 JWT 是相似的，实际上 JWT 是 OAuth 认证的一个特例

受权模式

根据受权流程，OAuth2.0 定义了 4 种针对不一样应用场景的受权模式

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

受权码模式

受权码模式是最完整，安全性最高的受权模式，也是最经常使用的一种模式，其特色是经过客户端的后台服务器与认证服务器交互，如图:

注意：上图中的步骤 A, B, C 在经过用户代理端( User-Agent 通常指浏览器)时，被拆分红了两部分

• A 用户访问客户端的客户端，后者将前者导向认证服务器
• B 用户肯定是否受权给客户端
• C 假设用户给予受权，认证服务器将用户导向客户端事先指定的"重定向URI"（Redirection URI），同时附上一个受权码
• D 客户端收到受权码，经过后台服务器，附上早先的"重定向URI"，向认证服务器申请令牌。这一步对用户不可见
• E 认证服务器核对了受权码和重定向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）

接下来讲明一下过程当中所包含一下参数

不一样认证服务器上的参数名称有可能不一样，但含义相同，例如 client_id 通常被 appid 代替

步骤 A，客户端申请认证的 URI，包含如下参数：

• response_type：表示受权类型，必选项，此处的值固定为 code，由于须要先获取受权码
• client_id：表示客户端的ID，必选项，是在认证服务器分配给客户端的id，即 appid
• 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，能够指定任意值，认证服务器会原封不动地返回这个值

步骤 C，认证服务器回应的 URI，包含如下参数：

• code：表示受权码，必选项。该码的有效期应该很短，一般设为 10 分钟，客户端只能使用该码一次，不然会被认证服务器拒绝。该码与客户端 ID 和重定向 URI，是一一对应关系
• state：若是客户端的请求中包含这个参数，认证服务器的回应也必须如出一辙包含这个参数

步骤 D，客户端向认证服务器申请令牌的 HTTP 请求，包含如下参数：

• grant_type：表示使用的受权模式，必选项，此处的值固定为 authorization_code
• code：表示上一步得到的受权码，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

步骤 E，认证服务器发送的 HTTP 响应，包含如下参数：

• 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，能够是bearer类型或mac类型
• expires_in：表示过时时间，单位为秒。若是省略该参数，必须其余方式设置过时时间
• 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，若是与客户端申请的范围一致，此项可省略

认证服务器会以 JSON 的形式返回 access_token 数据，且不容许作缓存，以提升安全性

简化模式

简化模式不须要经过客户端后台服务器，直接在浏览器中向认证服务器申请令牌，跳过了受权码这个步骤，所以得名。全部步骤在浏览器中完成，令牌对访问者是可见的，且客户端不须要认证，如图：

• A 客户端将用户导向认证服务器
• B 用户决定是否给于客户端受权
• C 假设用户给予受权，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 access_token
• D 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
• E 资源服务器返回一个网页，其中包含的代码能够获取Hash值中的令牌
• F 浏览器执行上一步得到的脚本，提取出令牌
• G 浏览器将令牌发给客户端

接下来讲明一下过程当中所包含一下参数

步骤 A，客户端发送 HTTP 请求，包含的参数：

• response_type：表示受权类型，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，能够指定任意值，认证服务器会原封不动地返回这个值

步骤 C，认证服务器回应客户端的 URI，包含如下参数：

• 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：表示过时时间，单位为秒。若是省略该参数，必须其余方式设置过时时间
• scope：表示权限范围，若是与客户端申请的范围一致，此项可省略
• state：若是客户端的请求中包含这个参数，认证服务器的回应也必须如出一辙包含这个参数

有个须要注意的地方，步骤 C，返回的 access_token 放在重定向 URL 的 Fragment 中，即锚点中， # 后面，例如

http://example.com/cb#access_token=2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA
  &state=xyz&token_type=example&expires_in=3600

由于锚点中的内容不会发送给后台，从而减小了一次数据传输，下降了必定风险

对于简化模式得到的 access_token 有效期很短，通常是会话级的，即当会话结束时就失效

密码模式

密码模式中，用户向客户端提供本身的用户名和密码，客户端使用这些信息，向"服务商提供商"索要受权。

在这种模式中，用户必须把本身的密码给客户端，可是客户端不得储存密码（既然用户信任你，你就必须兑现这个承诺）。

密码模式的特性决定，须要用在用户对客户端高度信任的状况下，好比客户端是操做系统的一部分，或者由一个著名公司出品，而认证服务器只有在其余受权模式没法执行的状况下，才能考虑使用这种模式

这里只简单介绍下，不作作详细讲解，若有兴趣了解，能够查阅文末参考

客户端模式

客户端模式指客户端以本身的名义，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，客户端以本身的名义要求"服务提供商"提供服务，其实不存在受权问题

客户端模式，就像二道贩子（只为借用比喻，并没有贬义），将原始服务包装后，再提供给最终用户，常见于多租户的 Saas 系统，例如统一提供支付通道、处理 GPS 信息等

这里也只简单介绍下，若有兴趣了解，能够查阅文末参考

刷新 access_token

在 受权码模式中，受权服务器能够会同时返回 refresh_token，用来在 access_token 过时前，从新获取新的 access_token，不须要用户从新确认受权，有助于提升用户体验

在 access_token 过时前，客户端可用 refresh_token 想受权服务器发送请求，例如，假设 b.com 是受权服务器地址，请求大致是：

https://b.com/oauth/token?
  grant_type=refresh_token&
  client_id=CLIENT_ID&
  client_secret=CLIENT_SECRET&
  refresh_token=REFRESH_TOKEN

• grant_type: 受权类型，值为 'refresh_token'
• client_id: 客户端 id，即第三方应用在受权服务器上注册被分配的 id
• client_secret: 客户端和受权服务器通行的密钥，有受权服务器颁发，在特殊须要确认的状况下须要做为验证条件
• refresh_token: 用户获取新的 access_token 的 refresh_token

安全的 OAuth2.0

上面较为详细的讲述了 OAuth2.0 框架，了解了在开放网络中如何安全的获取用户受权的技术细节，但再完善的交互方案、再复杂的严密的通讯过程，都避免不了中间人攻击，当客户端和认证服务器之间经过 http 协议交互数据时，会被截取通讯内容，从而得到用户的受权，这是不能接受的，因此 OAuth2.0 须要创建在 https 协议上，将通讯内容加密，最大程度的防止信息被窃取。

若是 OAuth2.0 框架用在敏感信息交互上时，必须使用 https 协议确保安全，但并非说只能支持 https，对于非敏感数据，或者不重要的受权，可使用 http 协议做为通讯方式

总结

本节课程着重介绍了 OAuth2.0 受权框架，从它的做用，到具体的技术细节，作了较为详细的讲述，若是须要用安全的受权，须要将通讯创建在 https 协议之上。因为 OAuth 概念较多，流程复杂，这节没有涉及到具体的编程实践，下一节，咱们以 Github 为例，使用以前介绍过的 Authlib 模块，用 Flash 实现一个第三方应用，做为实践，敬请期待

参考

• RFC 6749: https://tools.ietf.org/html/rfc6749
• 比喻: http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/oauth_design.html
• http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/oauth_2_0.html
• https://docs.authlib.org/en/stable/basic/oauth2.html

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