基于token的多平台身份认证架构设计

1   概述

在存在帐号体系的信息系统中，对身份的鉴定是很是重要的事情。

随着移动互联网时代到来，客户端的类型愈来愈多， 逐渐出现了 一个服务器，N个客户端的格局 。

不一样的客户端产生了不一样的用户使用场景，这些场景：

1. 有不一样的环境安全威胁
2. 不一样的会话生存周期
3. 不一样的用户权限控制体系
4. 不一样级别的接口调用方式

综上所述，它们的身份认证方式也存在必定的区别。

本文将使用必定的篇幅对这些场景进行一些分析和梳理工做。

2   使用场景

下面是一些在IT服务常见的一些使用场景:

1. 用户在web浏览器端登陆系统,使用系统服务
2. 用户在手机端（Android/iOS）登陆系统,使用系统服务
3. 用户使用开放接口登陆系统,调用系统服务
4. 用户在PC处理登陆状态时经过手机扫码受权手机登陆（使用得比较少）
5. 用户在手机处理登陆状态进经过手机扫码受权PC进行登陆（比较常见）

经过对场景的细分,获得以下不一样的认证token类别:

1. 原始帐号密码类别

   • 用户名和密码
   • API应用ID/KEY

2. 会话ID类别

   • 浏览器端token
   • 移动端token
   • API应用token

3. 接口调用类别

   • 接口访问token

4. 身份受权类别

   • PC和移动端相互受权的token

3   token的类别

不一样场景的token进行以下几个维度的对比:

自然属性 对比:

1. 使用成本

   本认证方式在使用的时候,形成的不便性。好比:

   • 帐号密码须要用户打开页面而后逐个键入
   • 二维码须要用户掏出手机进行扫码操做

2. 变化成本

   本认证方式,token发生变化时,用户须要作出的相应更改的成本:

   • 用户名和密码发生变化时,用户须要额外记忆和从新键入新密码
   • API应用ID/KEY发生变化时,第三方应用须要从新在代码中修改并部署
   • 受权二维码发生变化时,须要用户从新打开手机应用进行扫码

3. 环境风险

   • 被偷窥的风险
   • 被抓包的风险
   • 被伪造的风险

可调控属性 对比:

1. 使用频率

   • 在网路中传送的频率

2. 有效时间

   • 此token从建立到终结的生存时间

最终的目标:安全和影响。

安全和隐私性主要体如今:

• token 不容易被窃取和盗用（经过对传送频率控制）
• token 即便被窃取,产生的影响也是可控的（经过对有效时间控制）

关于隐私及隐私破坏后的后果,有以下的基本结论:

1. 曝光频率高的容易被截获
2. 生存周期长的在被截获后产生的影响更严重和深远

遵照以下原则:

1. 变化成本高的token不要轻易变化
2. 不轻易变化的token要减小曝光频率（网络传输次数）
3. 曝光频率高的token的生存周期要尽可能短

将各种token的固有特色及可控属性进行调控后, 对每一个指标进行量化评分（1~5分），咱们能够获得以下的对比表：

备注:

• user_name/passwd 和 app_id/app_key 是等价的效果

4   token的层级关系

参考上一节的对比表，能够很容易对这些不一样用途的token进行分层，主要能够分为4层：

1. 密码层

   最传统的用户和系统之间约定的数字身份认证方式

2. 会话层

   用户登陆后的会话生命周期的会话认证

3. 调用层

   用户在会话期间对应用程序接口的调用认证

4. 应用层

   用户获取了接口访问调用权限后的一些场景或者身份认证应用

token的分层图以下：

在一个多客户端的信息系统里面,这些token的产生及应用的内在联系以下:

1. 用户输入用户名和用户口令进行一次性认证
2. 在 不一样 的终端里面生成拥有 不一样 生命周期的会话token
3. 客户端会话token从服务端交换生命周期短但曝光 频繁 的接口访问token
4. 会话token能够生成和刷新延长 access_token 的生存时间
5. access_token能够生成生存周期最短的用于受权的二维码的token

使用如上的架构有以下的好处：

1. 良好的统一性。能够解决不一样平台上认证token的生存周期的 归一化 问题
2. 良好的解耦性。核心接口调用服务器的认证 access_token 能够完成独立的实现和部署
3. 良好的层次性。不一样平台的能够有彻底不一样的用户权限控制系统，这个控制能够在 会话层 中各平台解决掉

4.1   帐号密码

广义的 帐号/密码 有以下的呈现方式:

1. 传统的注册用户名和密码
2. 应用程序的app_id/app_key

它们的特色以下：

1. 会有特别的意义

   好比：用户本身为了方便记忆，会设置有必定含义的帐号和密码。

2. 不常修改

   帐号密码对用户有特别含义，通常没有特殊状况不会愿意修改。 而app_id/app_key则会写在应用程序中，修改会意味着从新发布上线的成本

3. 一旦泄露影响深远

   正由于不常修改，只要泄露了基本至关于用户的网络身份被泄露，并且只要没被察觉这种身份盗用就会一直存在

因此在认证系统中应该尽可能减小传输的机会，避免泄露。

4.2   客户端会话token

功能：充当着session的角色，不一样的客户端有不一样的生命周期。

使用步骤：

1. 用户使用帐号密码，换取会话token

不一样的平台的token有不一样的特色。

Web平台生存周期短

主要缘由：

1. 环境安全性

   因为web登陆环境通常极可能是公共环境，被他人盗取的风险值较大

2. 输入便捷性

   在PC上使用键盘输入会比较便捷

移动端生存周期长

主要缘由：

1. 环境安全性

   移动端平台是我的用户极其私密的平台，它人接触的机会不大

2. 输入便捷性

   在移动端上使用手指在小屏幕上触摸输入体验差，输入成本高

4.3   access_token

功能：服务端应用程序api接口访问和调用的凭证。

使用步骤：

1. 使用具备较长生命周期的会话token来换取此接口访问token。

其曝光频率直接和接口调用频率有关，属于高频使用的凭证。 为了照顾到隐私性，尽可能减小其生命周期，即便被截取了，也不至于产生严重的后果。

注意：在客户端token之下还加上一个access_token， 主要是为了让具备不一样生命周期的客户端token最后在调用api的时候， 可以具备统一的认证方式。

4.4   pam_token

功能：由已经登陆和认证的PC端生成的二维码的原始串号（Pc Auth Mobile）。

主要步骤以下：

1. PC上用户已经完成认证，登陆了系统
2. PC端生成一组和此用户相关联的pam_token
3. PC端将此pam_token的使用连接生成二维码
4. 移动端扫码后，请求服务器，并和用户信息关联
5. 移动端获取refresh_token(长时效的会话)
6. 根据 refresh_token 获取 access_token
7. 完成正常的接口调用工做

备注:

• 生存周期为2分钟,2分钟后过时删除
• 没有被使用时,每1分钟变一次
• 被使用后,马上删除掉
• 此种认证模式通常不会被使用到

4.5   map_token

功能：由已经登陆的移动app来扫码认证PC端系统，并完成PC端系统的登陆（Mobile Auth Pc）。

主要步骤：

1. 移动端完成用户身份的认证登陆app
2. 未登陆的PC生成匿名的 map_token
3. 移动端扫码后在db中生成 map_token 和用户关联（完成签名）
4. db同时针对此用户生成 web_token
5. PC端一直以 map_token 为参数查找此命名用户的 web_token
6. PC端根据 web_token 去获取 access_token
7. 后续正常的调用接口调用工做

备注:

• 生存周期为2分钟,2分钟后过时删除
• 没有被使用时,每1分钟变一次
• 被使用后,马上删除掉

5   小结与展望

本文所设计的基于token的身份认证系统，主要解决了以下的问题：

1. token的分类问题
2. token的隐私性参数设置问题
3. token的使用场景问题
4. 不一样生命周期的token分层转化关系

本文中提到的设计方法，在 应用层 中能够适用于且不限于以下场景中：

1. 1. 用户登陆
   2. 有时效的优惠券发放
   3. 有时效的邀请码发放
   4. 有时效的二维码受权
   5. 具备时效 手机/邮件 验证码
   6. 多个不一样平台调用同一套API接口
   7. 多个平台使用同一个身份认证中心

 

如何防范MITM （Man-In-The-Middle）Attacks

所谓MITM攻击，就是在客户端和服务器端的交互过程被监听，好比像能够上网的咖啡馆的WIFI被监听或者被黑的代理服务器等；
针对这类攻击的办法使用HTTPS，包括针对分布式应用，在服务间传输像cookie这类敏感信息时也采用HTTPS；尽可能使用本身写的加密和认证算法。

 

处：https://blog.csdn.net/u010265681/article/details/76651766