微服务安全Spring Security OAuth2 设计思路(2)

KAID
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2. OAuth2的设计思路

OAuth在"客户端"与"服务提供商"之间，设置了一个授权层（authorization layer）。"客户端"不能直接登录"服务提供商"，只能登录授权层，以此将用户与客户端区分开来。"客户端"登录授权层所用的令牌（token），与用户的密码不同。用户可以在登录的时候，指定授权层令牌的权限范围和有效期，"客户端"登录授权层以后，"服务提供商"根据令牌的权限范围和有效期，向"客户端"开放用户储存的资料。

OAuth 2.0的运行流程如下图，摘自RFC 6749：

image.png

（A）用户打开客户端以后，客户端要求用户给予授权。

（B）用户同意给予客户端授权。

（C）客户端使用上一步获得的授权，向授权服务器申请令牌。

（D）授权服务器对客户端进行认证以后，确认无误，同意发放令牌。

（E）客户端使用令牌，向资源服务器申请获取资源。

（F）资源服务器确认令牌无误，同意向客户端开放资源。

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。密码一般不允许被他人撤销。

（3）令牌有权限范围（scope）。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。

2.1 客户端授权模式

客户端必须得到用户的授权（authorization grant），才能获得令牌（access token）。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。

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

不管哪一种授权方式，第三方应用申请令牌之前，都必须先到系统备案，说明自己的身份，然后会拿到两个身份识别码：客户端 ID（client ID）和客户端密钥（client secret）。这是为了防止令牌被滥用，没有备案过的第三方应用，是不会拿到令牌的。

image.png

授权码模式

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。

适用场景：目前市面上主流的第三方验证都是采用这种模式

image.png

它的步骤如下：

（A）用户访问客户端，后者将前者导向授权服务器。

（B）用户选择是否给予客户端授权。

（C）假设用户给予授权，授权服务器将用户导向客户端事先指定的"重定向URI"（redirection URI），同时附上一个授权码。

（D）客户端收到授权码，附上早先的"重定向URI"，向授权服务器申请令牌。这一步是在客户端的后台的服务器上完成的，对用户不可见。

（E）授权服务器核对了授权码和重定向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）。

  1. 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&            #要求返回授权码（code）
>   client_id=CLIENT_ID&           #让 B 知道是谁在请求   
>   redirect_uri=CALLBACK_URL&     #B 接受或拒绝请求后的跳转网址 
>   scope=read					   # 要求的授权范围（这里是只读）		
>

客户端申请授权的URI，包含以下参数：

  • response_type：表示授权类型，必选项，此处的值固定为"code"
  • client_id：表示客户端的ID，必选项
  • 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，可以指定任意值，授权服务器会原封不动地返回这个值。
  1. 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    #code参数就是授权码
>
  1. A 网站拿到授权码以后，就可以在后端，向 B 网站请求令牌。 用户不可见，服务端行为
> https://b.com/oauth/token?
>  client_id=CLIENT_ID&
>  client_secret=CLIENT_SECRET&    # client_id和client_secret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=authorization_code&   # 采用的授权方式是授权码
>  code=AUTHORIZATION_CODE&          # 上一步拿到的授权码
>  redirect_uri=CALLBACK_URL		# 令牌颁发后的回调网址	
>
  1. 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",     # 令牌
>   "token_type":"bearer",
>   "expires_in":2592000,
>   "refresh_token":"REFRESH_TOKEN",
>   "scope":"read",
>   "uid":100101,
>   "info":{...}
> }

简化(隐式)模式

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）

简化模式不通过第三方应用程序的服务器，直接在浏览器中向授权服务器申请令牌，跳过了"授权码"这个步骤，所有步骤在浏览器中完成，令牌对访问者是可见的，且客户端不需要认证。

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。

image.png

它的步骤如下：

（A）客户端将用户导向授权服务器。
（B）用户决定是否给于客户端授权。
（C）假设用户给予授权，授权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。
（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，其中包含的代码可以获取Hash值中的令牌。
（F）浏览器执行上一步获得的脚本，提取出令牌。
（G）浏览器将令牌发给客户端。
  1. 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&          # response_type参数为token，表示要求直接返回令牌
>   client_id=CLIENT_ID&
>   redirect_uri=CALLBACK_URL&
>   scope=read
>
  1. 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     #token参数就是令牌，A 网站直接在前端拿到令牌。
>

密码模式

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）。

在这种模式中，用户必须把自己的密码给客户端，但是客户端不得储存密码。这通常用在用户对客户端高度信任的情况下，比如客户端是操作系统的一部分，或者由一个著名公司出品。而授权服务器只有在其他授权模式无法执行的情况下，才能考虑使用这种模式。

适用场景：自家公司搭建的授权服务器

image.png

它的步骤如下：

（A）用户向客户端提供用户名和密码。

（B）客户端将用户名和密码发给授权服务器，向后者请求令牌。

（C）授权服务器确认无误后，向客户端提供访问令牌。

  1. 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。整个过程中，客户端不得保存用户的密码。
> https://oauth.b.com/token?
>   grant_type=password&       # 授权方式是"密码式"
>   username=USERNAME&
>   password=PASSWORD&
>   client_id=CLIENT_ID
>
  1. 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。

image.png

客户端模式

客户端模式（Client Credentials Grant）指客户端以自己的名义，而不是以用户的名义，向"服务提供商"进行授权。

适用于没有前端的命令行应用，即在命令行下请求令牌。一般用来提供给我们完全信任的服务器端服务。

image.png

它的步骤如下：

（A）客户端向授权服务器进行身份认证，并要求一个访问令牌。
（B）授权服务器确认无误后，向客户端提供访问令牌。
  1. 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
  1. B 网站验证通过以后，直接返回令牌。

image.png

2.2 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"
>

也可以通过添加请求参数access_token请求数据。

image.png

2.3 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。

image.png

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&    # grant_type参数为refresh_token表示要求更新令牌
>   client_id=CLIENT_ID&
>   client_secret=CLIENT_SECRET&
>   refresh_token=REFRESH_TOKEN    # 用于更新令牌的令牌
>

image.png

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