OAuth 2.0授权机制

╰半夏微凉° 2021-09-03 10:26 420阅读 0赞

> 静下心来学习，你会发现你曾经使用过的东西的原理，顿时就会恍然一悟，哦！原来就是这个样子啊。

## 一、快递员问题 ##

我住在一个大型的居民小区。

![img][]

小区有门禁系统。

![img][img 1]

进入的时候需要输入密码。

![img][img 2]

我经常网购和外卖，每天都有快递员来送货。我必须找到一个办法，让快递员通过门禁系统，进入小区。

![img][img 3]

如果我把自己的密码，告诉快递员，他就拥有了与我同样的权限，这样好像不太合适。万一我想取消他进入小区的权力，也很麻烦，我自己的密码也得跟着改了，还得通知其他的快递员。

有没有一种办法，让快递员能够自由进入小区，又不必知道小区居民的密码，而且他的唯一权限就是送货，其他需要密码的场合，他都没有权限？

## 二、授权机制的设计 ##

于是，我设计了一套授权机制。

第一步，门禁系统的密码输入器下面，增加一个按钮，叫做”获取授权”。快递员需要首先按这个按钮，去申请授权。

第二步，他按下按钮以后，屋主(也就是我)的手机就会跳出对话框：有人正在要求授权。系统还会显示该快递员的姓名、工号和所属的快递公司。

我确认请求属实，就点击按钮，告诉门禁系统，我同意给予他进入小区的授权。

第三步，门禁系统得到我的确认以后，向快递员显示一个进入小区的令牌(access token)。令牌就是类似密码的一串数字，只在短期内(比如七天)有效。

第四步，快递员向门禁系统输入令牌，进入小区。

有人可能会问，为什么不是远程为快递员开门，而要为他单独生成一个令牌？这是因为快递员可能每天都会来送货，第二天他还可以复用这个令牌。另外，有的小区有多重门禁，快递员可以使用同一个令牌通过它们。

## 三、互联网场景 ##

我们把上面的例子搬到互联网，就是 OAuth 的设计了。

首先，居民小区就是储存用户数据的网络服务。比如，微信储存了我的好友信息，获取这些信息，就必须经过微信的”门禁系统”。

其次，快递员(或者说快递公司)就是第三方应用，想要穿过门禁系统，进入小区。

最后，我就是用户本人，同意授权第三方应用进入小区，获取我的数据。

**简单说，OAuth 就是一种授权机制。数据的所有者告诉系统，同意授权第三方应用进入系统，获取这些数据。系统从而产生一个短期的进入令牌(token)，用来代替密码，供第三方应用使用。**

## 四、令牌与密码 ##

令牌(token)与密码(password)的作用是一样的，都可以进入系统，但是有三点差异。

(1)令牌是短期的，到期会自动失效，用户自己无法修改。密码一般长期有效，用户不修改，就不会发生变化。

(2)令牌可以被数据所有者撤销，会立即失效。以上例而言，屋主可以随时取消快递员的令牌。密码一般不允许被他人撤销。

(3)令牌有权限范围(scope)，比如只能进小区的二号门。对于网络服务来说，只读令牌就比读写令牌更安全。密码一般是完整权限。

上面这些设计，保证了令牌既可以让第三方应用获得权限，同时又随时可控，不会危及系统安全。这就是 OAuth 2.0 的优点。

注意，只要知道了令牌，就能进入系统。系统一般不会再次确认身份，所以**令牌必须保密，泄漏令牌与泄漏密码的后果是一样的。** 这也是为什么令牌的有效期，一般都设置得很短的原因。

OAuth 2.0 对于如何颁发令牌的细节，规定得非常详细。具体来说，一共分成四种授权类型(authorization grant)，即四种颁发令牌的方式，适用于不同的互联网场景。

## 五：授权方式 ##

### 第一种授权方式：授权码 ###

**授权码(authorization code)方式，指的是第三方应用先申请一个授权码，然后再用该码获取令牌。**

这种方式是最常用的流程，安全性也最高，它适用于那些有后端的 Web 应用。授权码通过前端传送，令牌则是储存在后端，而且所有与资源服务器的通信都在后端完成。这样的前后端分离，可以避免令牌泄漏。

第一步，A 网站提供一个链接，用户点击后就会跳转到 B 网站，授权用户数据给 A 网站使用。下面就是 A 网站跳转 B 网站的一个示意链接。

>     https://b.com/oauth/authorize?
>      response_type=code&
>      client_id=CLIENT_ID&
>      redirect_uri=CALLBACK_URL&
>      scope=read

上面 URL 中，`response_type`参数表示要求返回授权码(`code`)，`client_id`参数让 B 知道是谁在请求，`redirect_uri`参数是 B 接受或拒绝请求后的跳转网址，`scope`参数表示要求的授权范围(这里是只读)。

![img][img 4]

第二步，用户跳转后，B 网站会要求用户登录，然后询问是否同意给予 A 网站授权。用户表示同意，这时 B 网站就会跳回`redirect_uri`参数指定的网址。跳转时，会传回一个授权码，就像下面这样。

>     https://a.com/callback?code=AUTHORIZATION_CODE

上面 URL 中，`code`参数就是授权码。

![img][img 5]

第三步，A 网站拿到授权码以后，就可以在后端，向 B 网站请求令牌。

>     https://b.com/oauth/token?
>      client_id=CLIENT_ID&
>      client_secret=CLIENT_SECRET&
>      grant_type=authorization_code&
>      code=AUTHORIZATION_CODE&
>      redirect_uri=CALLBACK_URL

上面 URL 中，`client_id`参数和`client_secret`参数用来让 B 确认 A 的身份(`client_secret`参数是保密的，因此只能在后端发请求)，`grant_type`参数的值是`AUTHORIZATION_CODE`，表示采用的授权方式是授权码，`code`参数是上一步拿到的授权码，`redirect_uri`参数是令牌颁发后的回调网址。

![img][img 6]

第四步，B 网站收到请求以后，就会颁发令牌。具体做法是向`redirect_uri`指定的网址，发送一段 JSON 数据。

>     { 
>      "access_token":"ACCESS_TOKEN",
>      "token_type":"bearer",
>      "expires_in":2592000,
>      "refresh_token":"REFRESH_TOKEN",
>      "scope":"read",
>      "uid":100101,
>      "info":{...}
>     }

上面 JSON 数据中，`access_token`字段就是令牌，A 网站在后端拿到了。

![img][img 7]

### 第二种方式：隐藏式 ###

有些 Web 应用是纯前端应用，没有后端。这时就不能用上面的方式了，必须将令牌储存在前端。**RFC 6749 就规定了第二种方式，允许直接向前端颁发令牌。这种方式没有授权码这个中间步骤，所以称为(授权码)”隐藏式”(implicit)。**

第一步，A 网站提供一个链接，要求用户跳转到 B 网站，授权用户数据给 A 网站使用。

>     https://b.com/oauth/authorize?
>      response_type=token&
>      client_id=CLIENT_ID&
>      redirect_uri=CALLBACK_URL&
>      scope=read

上面 URL 中，`response_type`参数为`token`，表示要求直接返回令牌。

第二步，用户跳转到 B 网站，登录后同意给予 A 网站授权。这时，B 网站就会跳回`redirect_uri`参数指定的跳转网址，并且把令牌作为 URL 参数，传给 A 网站。

>     https://a.com/callback#token=ACCESS_TOKEN

上面 URL 中，`token`参数就是令牌，A 网站因此直接在前端拿到令牌。

注意，令牌的位置是 URL 锚点(fragment)，而不是查询字符串(querystring)，这是因为 OAuth 2.0 允许跳转网址是 HTTP 协议，因此存在”中间人攻击”的风险，而浏览器跳转时，锚点不会发到服务器，就减少了泄漏令牌的风险。

![img][img 8]

这种方式把令牌直接传给前端，是很不安全的。因此，只能用于一些安全要求不高的场景，并且令牌的有效期必须非常短，通常就是会话期间(session)有效，浏览器关掉，令牌就失效了。

### 第三种方式：密码式 ###

**如果你高度信任某个应用，RFC 6749 也允许用户把用户名和密码，直接告诉该应用。该应用就使用你的密码，申请令牌，这种方式称为”密码式”(password)。**

第一步，A 网站要求用户提供 B 网站的用户名和密码。拿到以后，A 就直接向 B 请求令牌。

>     https://oauth.b.com/token?
>      grant_type=password&
>      username=USERNAME&
>      password=PASSWORD&
>      client_id=CLIENT_ID

上面 URL 中，`grant_type`参数是授权方式，这里的`password`表示”密码式”，`username`和`password`是 B 的用户名和密码。

第二步，B 网站验证身份通过后，直接给出令牌。注意，这时不需要跳转，而是把令牌放在 JSON 数据里面，作为 HTTP 回应，A 因此拿到令牌。

这种方式需要用户给出自己的用户名/密码，显然风险很大，因此只适用于其他授权方式都无法采用的情况，而且必须是用户高度信任的应用。

### 第四种方式：凭证式 ###

**最后一种方式是凭证式(client credentials)，适用于没有前端的命令行应用，即在命令行下请求令牌。**

第一步，A 应用在命令行向 B 发出请求。

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

上面 URL 中，`grant_type`参数等于`client_credentials`表示采用凭证式，`client_id`和`client_secret`用来让 B 确认 A 的身份。

第二步，B 网站验证通过以后，直接返回令牌。

这种方式给出的令牌，是针对第三方应用的，而不是针对用户的，即有可能多个用户共享同一个令牌。

### 令牌的使用 ###

A 网站拿到令牌以后，就可以向 B 网站的 API 请求数据了。

此时，每个发到 API 的请求，都必须带有令牌。具体做法是在请求的头信息，加上一个`Authorization`字段，令牌就放在这个字段里面。

>     curl -H "Authorization: Bearer ACCESS_TOKEN" \
>     "https://api.b.com"

上面命令中，`ACCESS_TOKEN`就是拿到的令牌。

### 更新令牌 ###

令牌的有效期到了，如果让用户重新走一遍上面的流程，再申请一个新的令牌，很可能体验不好，而且也没有必要。OAuth 2.0 允许用户自动更新令牌。

具体方法是，B 网站颁发令牌的时候，一次性颁发两个令牌，一个用于获取数据，另一个用于获取新的令牌(refresh token 字段)。令牌到期前，用户使用 refresh token 发一个请求，去更新令牌。

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

上面 URL 中，`grant_type`参数为`refresh_token`表示要求更新令牌，`client_id`参数和`client_secret`参数用于确认身份，`refresh_token`参数就是用于更新令牌的令牌。

B 网站验证通过以后，就会颁发新的令牌。

写到这里，颁发令牌的四种方式就介绍完了。[下一篇文章][Link 1]会编写一个真实的 Demo，演示如何通过 OAuth 2.0 向 GitHub 的 API 申请令牌，然后再用令牌获取数据。

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[img 3]: /images/20210813/344fafce511b46b0ab989b3cf09a9f46.png
[img 4]: /images/20210813/4b5ea855fe67412ab0b50e6819855227.png
[img 5]: /images/20210813/f7f269c19ae34194a995e149ce1cc271.png
[img 6]: /images/20210813/22c65afc40824fd3a63a75d32b94fe1d.png
[img 7]: /images/20210813/6cc94b2ea32e4dc9aa76d6f85e7a07de.png
[img 8]: /images/20210813/b61f1a1ecf0342df8d0c513facf1d45f.png
[Link 1]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/04/github-oauth.html