授權認證 OAuth

原文地址：http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/oauth_2_0.html

OAuth是一個關於授權（authorization）的開放網絡標準，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，主要參考材料爲RFC 6749。

一、應用場景

爲了理解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，衝印出來。用戶爲了使用該服務，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纔會同意"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"爲了後續的服務，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就是爲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，本文中就是指瀏覽器。

（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，可以是同一臺服務器，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"根據令牌的權限範圍和有效期，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。

（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臺服務器，與"服務提供商"的認證服務器進行互動。

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臺的服務器上完成的，對用戶不可見。

（E）認證服務器覈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，此處的值固定爲"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：表示申請的權限範圍，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，服務器迴應客戶端的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，通常設爲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，是一一對應關係。
state：如果客戶端的請求中包含這個參數，認證服務器的迴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，此處的值固定爲"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回覆，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，單位爲秒。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：表示權限範圍，如果與客戶端申請的範圍一致，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，直接在瀏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）瀏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）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：

response_type：表示授權類型，此處的值固定爲"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：表示權限範圍，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，認證服務器迴應客戶端的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，單位爲秒。如果省略該參數，必須其他方式設置過期時間。
scope：表示權限範圍，如果與客戶端申請的範圍一致，此項可省略。
state：如果客戶端的請求中包含這個參數，認證服務器的迴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。

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，此處的值固定爲"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：表示權限範圍，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，此處的值固定爲"clientcredentials"，必選項。
scope：表示權限範圍，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，此處的值固定爲"refreshtoken"，必選項。
refresh_token：表示早前收到的更新令牌，必選項。
scope：表示申請的授權範圍，不可以超出上一次申請的範圍，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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留言（34條）

周夢康說：

阮老師的文章都是精品，真正做到深入淺出。

2014年5月12日 22:10 | 檔案 | 引用

hutusi 說：

留名，慢慢看~

2014年5月12日 22:58 | 檔案 | 引用

chility 說：

今天培訓老師講了這部分，恰好阮老師寫了這篇文章介紹，加深理解。

2014年5月13日 00:31 | 檔案 | 引用

phi 說：

那什麼，沒看懂。能不能用位圖。ASCII圖看的很不習慣。謝謝

2014年5月13日 01:24 | 檔案 | 引用

WhatDoesTheFoxSay 說：

授權碼模式這部分中的“E步驟中，客戶端發送的HTTP回覆，包含以下參數“這句話，是否應爲”認證服務器發送的HTTP回覆“？

2014年5月13日 05:00 | 檔案 | 引用

Charles 說：

本文關於state參數的解釋，是語焉不詳的。事實上，絕大多數的互聯網中文文檔對這個參數都語焉不詳。我想，對於造成近期互聯網上危害廣泛的OAuth漏洞來說，衆多中文技術資料對這個參數解釋不到位，對這個參數的實現沒有給出清晰的指導，也是成因的一部分。原文是這麼說的：RECOMMENDED. An opaque value used by the client to maintain state between the request and callback. The authorization server includes this value when redirecting the user-agent back to the client. The parameter SHOULD be used for preventing cross-site request forgery as described in Section 10.12.如果阮老師只是翻譯爲什麼“客戶端狀態”之類的話，還有什麼“可以隨便填”，這算不上一種到位的解釋。首先，這個參數是“RECOMMENDED”，並非什麼可有可無的東西，事實是很多廠商都實現成了可有可無，其次，這個參數是“SHOULD”，爲啥“SHOULD”呢，因爲會引發“CSRF”。

2014年5月13日 07:41 | 檔案 | 引用

阮一峯說：

引用WhatDoesTheFoxSay的發言：
授權碼模式這部分中的“E步驟中，客戶端發送的HTTP回覆，包含以下參數“這句話，是否應爲”認證服務器發送的HTTP回覆“？

謝謝指出，已經改過來了。

2014年5月13日 08:44 | 檔案 | 引用

Tonni 說：

阮兄的博客又更新了，前幾天買的《黑客與畫家》昨天到了，很不錯的書。

2014年5月13日 09:05 | 檔案 | 引用

YG 說：

看了這麼多OAuth的文章，阮老師的這篇是最好懂的，拜讀了

2014年5月14日 08:19 | 檔案 | 引用

M16 說：

說白了oauth就是一個網絡版的usbkey

2014年5月17日 13:50 | 檔案 | 引用

洋子說：

支付寶鏈接已失效

2014年5月18日 22:56 | 檔案 | 引用

Nicole 說：

非常感謝老師的分享，收益了。。

2014年5月20日 09:13 | 檔案 | 引用

匆匆過客說：

引用Charles的發言：
本文關於state參數的解釋，是語焉不詳的。事實上，絕大多數的互聯網中文文檔對這個參數都語焉不詳。我想，對於造成近期互聯網上危害廣泛的OAuth漏洞來說，衆多中文技術資料對這個參數解釋不到位，對這個參數的實現沒有給出清晰的指導，也是成因的一部分。原文是這麼說的：RECOMMENDED. An opaque value used by the client to maintain state between the request and callback. The authorization server includes this value when redirecting the user-agent back to the client. The parameter SHOULD be used for preventing cross-site request forgery as described in Section 10.12.如果阮老師只是翻譯爲什麼“客戶端狀態”之類的話，還有什麼“可以隨便填”，這算不上一種到位的解釋。首先，這個參數是“RECOMMENDED”，並非什麼可有可無的東西，事實是很多廠商都實現成了可有可無，其次，這個參數是“SHOULD”，爲啥“SHOULD”呢，因爲會引發“CSRF”。

仔細一看，確實，如果state項不用動態數據的話會存在CSRF漏洞

2014年5月20日 09:39 | 檔案 | 引用

smilexu 說：

（E）客戶端使用令牌，向資源服務器申請獲取資源。

令牌就可以？整個過程都沒有用戶名和密碼的獲得，那資源服務器又是如何確認用戶的？

2014年5月21日 12:01 | 檔案 | 引用

萬文婷說：

我是比較文學與世界文學的碩士生，希望您能聯繫我，探討一下卡爾維諾。

2014年5月21日 16:19 | 檔案 | 引用

niannian 說：

授權碼模式中，D步驟，文中說client_id是必選項，但是隨後的例子中沒有這項

2014年5月23日 14:12 | 檔案 | 引用