深入淺出OAuth 2.0授權機制

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前言

舉個簡單的例子。新浪微博是你的家，有時候你會想讓一些人(第三方應用)去你的家裡幫你辦點事情，或者取點東西。你可以直接複製一把鑰匙(用戶名和密碼)給他們，但這裡存在幾個問題：

  1. 別人拿了鑰匙後可以去你家裡的所有房間。
  2. 別人拿到你的鑰匙後也許會不小心丟到，甚至故意送到它人手裡。這樣你都不知到誰有你家鑰匙。
  3. 過一段時間你也許會想要回自己的鑰匙，但別人不還怎麼辦？

總結起來就是兩個問題：其一，拿到鑰匙的人許可權太大，可以進入任一房間；其二，拿到鑰匙的人可能對鑰匙進行複製和更改。

OAuth是高級鑰匙，可以理解為指紋識別，它主要解決了以上的缺陷：

  1. 你可以配置不同許可權的鑰匙。有些只能進大廳(讀取你的微博流)。有些鑰匙可以進儲藏櫃(讀取你的相片)。
  2. 鑰匙上帶著指紋驗證程序(指紋 = appkey)，只有收到鑰匙的人自己能使用鑰匙。
  3. 鑰匙有一定的時效性，同時你也可以遠程廢除鑰匙。

正文

OAuth是一個關於授權(authorization)的開放網路標準，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。

應用場景

為了理解OAuth的適用場景，舉一個通俗易懂的例子。 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。

問題是隻有得到用戶的授權，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所有資料的權利，用戶沒法限制"雲沖印"獲得授權的範圍和有效期。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，就會導致用戶密碼泄漏，以及所有被密碼保護的數據泄漏。

OAuth就是為瞭解決上面這些問題而誕生的。

專業術語

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。

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，指定授權層令牌的許可權範圍和有效期。 "客戶端"登錄授權層以後，"服務提供商"根據令牌的許可權範圍和有效期，向"客戶端"開放用戶儲存的資料。

具體流程

(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). 客戶端拿到上一步獲取到的授權，向認證伺服器申請令牌。(D). 認證伺服器對客戶端進行認證以後，確認無誤，統一發放令牌。(E). 客戶端使用令牌，向資源伺服器申請獲取用戶的資源。(F). 資源伺服器確認令牌無誤，同意向客戶端開放資源。

不難看出來，上面六個步驟之中，步驟(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。

幾種授權模式

客戶端必須得到了用戶的授權。(authorization grant)，才能獲取令牌(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)

下面一一講解客戶端獲取授權的四種模式。

(一). 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臺伺服器，與"服務提供商"的認證伺服器進行互動。

它的步驟如下：

(A). 用戶訪問客戶端，後者將前者導向認證伺服器。(B). 用戶選擇是否給予客戶端授權。(C). 假設用戶給予授權，認證伺服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"，向認證伺服器申請令牌。這一步是在客戶端的後臺的伺服器上完成的，對用戶不可見。(E). 認證伺服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)。

對於每個步驟具體所需要參數如下：

A步驟中，客戶端申請認證的URI，包含以下參數：

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/1.1Host: server.example.com

C步驟中，伺服器回應客戶端的URI，包含以下參數：

下面是一個例子：

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

D步驟中，客戶端向認證伺服器申請令牌的HTTP請求，包含以下參數：

下面是一個例子：

POST /token HTTP/1.1Host: server.example.comAuthorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JWContent-Type: application/x-www-form-urlencodedgrant_type=authorization_code&code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb

E步驟中，認證伺服器發送的HTTP回復，包含以下參數：

下面是一個例子：

HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/json;charset=UTF-8Cache-Control: no-storePragma: no-cache{ "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA", "token_type":"bearer", "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。

(二). 簡化模式

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

它的步驟如下：

(A). 客戶端將用戶導向認證伺服器。(B). 用戶決定是否給於客戶端授權。(C). 假設用戶給予授權，認證伺服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). 瀏覽器向資源伺服器發出請求，其中不包括上一步收到的Hash值。(E). 資源伺服器返回一個網頁，其中包含的代碼可以獲取Hash值中的令牌。(F). 瀏覽器執行上一步獲得的腳本，提取出令牌。(G). 瀏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：

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/1.1Host: server.example.com

C步驟中，認證伺服器回應客戶端的URI，包含以下參數：

下面是一個例子：

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

下面是一個例子：

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

在上面的例子中，認證伺服器用HTTP頭信息的Location欄，指定瀏覽器重定向的網址。注意，在這個網址的Hash部分包含了令牌。 根據上面的D步驟，下一步瀏覽器會訪問Location指定的網址，但是Hash部分不會發送。 接下來的E步驟，服務提供商的資源伺服器發送過來的腳本代碼，會提取出Hash中的令牌。

(三). 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。而認證伺服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。

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伺服器，向後者請求令牌。(C). 認證伺服器確認無誤後，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：

下面是一個例子：

POST /token HTTP/1.1Host: server.example.comAuthorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JWContent-Type: application/x-www-form-urlencodedgrant_type=password&username=johndoe&password=A3ddj3w

C步驟中，認證伺服器向客戶端發送訪問令牌：

下面是一個例子：

HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/json;charset=UTF-8Cache-Control: no-storePragma: no-cache{ "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA", "token_type":"example", "expires_in":3600, "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA", "example_parameter":"example_value"}

(四). 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，用戶直接向客戶端註冊，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。

它的步驟如下：

(A). 客戶端向認證伺服器進行身份認證，並要求一個訪問令牌。(B). 認證伺服器確認無誤後，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：

POST /token HTTP/1.1Host: server.example.comAuthorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JWContent-Type: application/x-www-form-urlencodedgrant_type=client_credentials

認證伺服器必須以某種方式，驗證客戶端身份。

B步驟中，認證伺服器向客戶端發送訪問令牌，下面是一個例子：

HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/json;charset=UTF-8Cache-Control: no-storePragma: no-cache{ "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA", "token_type":"example", "expires_in":3600, "example_parameter":"example_value"}

總結

本文介紹了OAuth 2.0的一些基本概念，以及四種授權模式：授權碼模式、簡單模式、密碼模式和客戶端模式。o

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