OAuth 2.0 授权认证详解

一、认识 OAuth 2.0

1.1 OAuth 2.0 应用场景

OAuth 2.0 标准目前被广泛应用在第三方登录场景中，以下是虚拟出来的角色，阐述 OAuth2 能帮我们干什么，引用阮一峰这篇理解OAuth 2.0中的例子：

有一个"云冲印"的网站，可以将用户储存在Google的照片，冲印出来。用户为了使用该服务，必须让"云冲印"读取自己储存在Google上的照片。

问题是只有得到用户的授权，Google才会同意"云冲印"读取这些照片。那么，"云冲印"怎样获得用户的授权呢？

传统方法是，用户将自己的Google用户名和密码，告诉"云冲印"，后者就可以读取用户的照片了。这样的做法有以下几个严重的缺点。

1.2 名词概念

OAuth 就是为了解决上面这些问题而诞生的。在详解 OAuth 之前，需要明确一些基本的概念，从上面场景中抽象出以下概念。

第三方应用程序

Third-party application ：第三方应用程序，本文中又称"客户端"（client），即上一节例子中的"云冲印"。

HTTP服务提供商

HTTP service ：HTTP服务提供商，本文中简称"服务提供商"，即上一节例子中的Google。

资源所有者

Resource Owner ：资源所有者，本文中又称"用户"（user）。

用户代理

User Agent ：用户代理，本文中就是指浏览器。

认证服务器

Authorization server ：认证服务器，即服务提供商专门用来处理认证的服务器。

资源服务器

Resource server ：资源服务器，即服务提供商存放用户生成的资源的服务器。它与认证服务器，可以是同一台服务器，也可以是不同的服务器。

知道了上面这些名词，就不难理解，OAuth的作用就是让"客户端"安全可控地获取"用户"的授权，从而可以和"服务商提供商"进行互动。

二、OAuth 的授权认证流程

2.1 认证思路

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。

2.2 认证流程

官方 RFC 6749 文件中的 OAuth 2.0 流程图有点晦涩，优化了 一下：

上述中的第 2 步 是关键，即用户怎样才能给于客户端授权。有了这个授权以后，客户端就可以获取令牌，进而凭令牌获取资源。

三、四种授权模式

上一小节可以得出用户对客户端的授权动作是核心，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定义了四种授权方式：

3.1 授权码模式（authorization code）

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。

3.2 简化模式（implicit）

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）。

3.3 密码模式（resource owner password credentials）

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）。

3.4 客户端模式（client credentials）

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。

四、授权码模式详解

4.1 授权码模式流程

授权码模式（authorization code）是功能最完整、流程最严密安全的授权模式。它的特点就是通过客户端的 后台服务器 ，与"服务提供商"的认证服务器进行互动。

注意这种方式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。

授权码模式流程如下：

从上述的流程描述可知，只有第 2 步需要用户进行授权操作，之后的流程都是在客户端的后台和认证服务器后台之前进行"静默"操作，对于用户来说是无感知的。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

4.2 授权码模式流程的五个步骤

第 1 步骤

参数说明

第 1 步骤中，客户端申请认证的URI，包含以下参数：

示例

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：

上面 URL 中：

response_type参数表示要求返回授权码（code）；

client_id参数让 B 网站知道是谁在请求；

redirect_uri参数是 B 网站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）。

第 2 步骤

第 2 步骤中，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。

第 3 步骤

参数说明

第 3 步骤中，服务器回应客户端的URI，包含以下参数：

示例

在第 2 步骤用户表示同意之后，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。

上面 URL 中，code参数就是授权码。

第 4 步骤

参数说明

第 4 步骤中，客户端向认证服务器申请令牌的HTTP请求，包含以下参数：

示例

在第 3 步骤中，A 网站拿到授权码以后，就可以在后端，向 B 网站请求令牌。

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。

第 5 步骤

参数说明

第 5 步骤中，认证服务器发送的HTTP回复，包含以下参数：

示例

第 4 步骤中，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：

上面 JSON 数据中，access_token字段就是令牌，A 网站在后端拿到了。注意：HTTP头信息中明确指定不得缓存。

五、令牌（Token）传递方式

当客户端（第三方应用程序）拿到访问资源服务器的令牌时，便可以使用这个令牌进行资源访问了。

在第三方应用程序拿到access_token后，如何发送给资源服务器这个问题并没有在 RFC6729 文件中定义，而是作为一个单独的 RFC6750 文件中独立定义了。这里做以下简单的介绍，主要有三种方式如下：

5.1 请求头参数传递

Authorization Request Header Field，因为在HTTP应用层协议中，专门有定义一个授权使用的Request Header，所以也可以使用这种方式：

其中"Bearer "是固定的在access_token前面的头部信息。

5.2 表单编码传递

使用 Request Body 这种方式，有一个额外的要求，就是 Request Header 的Content-Type必须是固定的application/x-www-form-urlencoded，此外还有一个限制就是 不可以使用 GET 访问，这个好理解，毕竟 GET 请求是不能携带 Request Body 的。

5.3 URI 请求参数传递

URI Query Parameter，这种使用途径应该是最常见的一种方式，非常简单，比如：

在我们请求受保护的资源的 Url 后面追加一个 access_token 的参数即可。另外还有一点要求，就是 Client 需要设置以下 Request Header 的 Cache-Control:no-store ，用来阻止 access_token 不会被 Web 中间件给 log 下来，属于安全防护方面的一个考虑。

5.4 令牌的刷新

为了防止客户端使用一个令牌无限次数使用，令牌一般会有过期时间限制，当快要到期时，需要重新获取令牌，如果再重新走授权码的授权流程，对用户体验非常不好，于是 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。

上面 URL 中：

grant_type参数为refresh_token表示要求更新令牌，此处的值固定为refresh_token，必选项；

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。

注意： 第三方应用服务器拿到刷新令牌必须存于服务器，通过后台进行重新获取新的令牌，以保障刷新令牌的保密性。

六、OAuth2的安全问题

6.1 CSRF攻击

应用程序在早期使用 OAuth2 的时候爆发过不少相关的安全方面的漏洞，其实仔细分析后会发现大都都是没有严格遵循 OAuth2 的安全相关的指导造成的，相关的漏洞事件自行搜索。

其实 OAuth2 在设计之初是已经做了很多安全方面的考虑，并且在 RFC6749 中加入了一些安全方面的规范指导。比如：

安全无小事，这方面是要靠各方面（开放平台，第三方开发者）共同防范的。

6.2 攻击流程

假设有用户张三，攻击者李四，第三方"云冲印"应用（它集成了第三方社交账号登录，并且允许用户将社交账号和"云冲印"中的账号进行绑定），以及 OAuth2 服务提供者 Google。

步骤1

攻击者李四登录"云冲印"网站，并且选择绑定自己的 Google 账号

步骤2

"云冲印"网站将李四重定向到 Google，由于他之前已经登录过 Google，所以 Google 直接向他显示是否授权"云冲印"访问的页面。

步骤3

李四在点击"同意授权"之后，截获 Google 服务器返回的含有Authorization code参数的HTTP响应。

步骤4

李四精心构造一个 Web 页面，它会触发"云冲印"网站向 Google 发起令牌申请的请求，而这个请求中的Authorization Code参数正是上一步截获到的 code。

步骤5

李四将这个 Web 页面放到互联网上，等待或者诱骗受害者张三来访问。

步骤6

张三之前登录了"云冲印"网站，只是没有把自己的账号和其他社交账号绑定起来。在张三访问了李四准备的这个 Web 页面，令牌申请流程在张三的浏览器里被顺利触发，"云冲印"网站从 Google 那里获取到access_token，但是这个 token 以及通过它进一步获取到的用户信息却都是攻击者李四的。

步骤7

"云冲印"网站将李四的 Google 账号同张三的"云冲印"账号关联绑定起来，从此以后，李四就可以用自己的 Google 账号通过 OAuth 登录到张三在 "云冲印" 网站中的账号，堂而皇之的冒充张三的身份执行各种操作。

从整体上来看，本次 CSRF 攻击的时序图应该是下面这个样子的：

从上图中可以看出，造成 CSRF 攻击漏洞问题的关键点在于，OAuth2 的认证流程是分为好几步来完成的，在上一章节授权码模式流程中的流程图中的第 4步骤中，第三方应用在收到一个 GET 请求时，除了能知道当前用户的 cookie，以及 URL 中的Authorization Code之外，难以分辨出这个请求到底是用户本人的意愿，还是攻击者利用用户的身份伪造出来的请求。

于是，攻击者就能使用移花接木的手段，提前准备一个含有自己的Authorization Code的请求，并让受害者的浏览器来接着完成后续的令牌申请流程。

6.3 解决方案

要防止这样的攻击其实很容易，作为第三方应用的开发者，只需在 OAuth 认证过程中加入state参数，并验证它的参数值即可。具体细节如下：

state参数在 OAuth2 认证过程中不是必选参数，因此在早期第三方应用开发者在集成 OAuth2 认证的时候很容易会忽略它的存在，导致应用易受 CSRF 攻击。所以必须对这个安全问题重视起来。

安全是双方的，需要第三方应用和资源服务提供商均要严格遵守安全规范。如 QQ 互联的 OAuth2 API 中，state 参数是强制必选的参数，授权接口是基于 HTTPS 的加密通道等；作为第三方开发者在使用消费这些服务的时候也应该重视注意安全中存在的漏洞。

OAuth2已经成为了一个授权的标准协议，大家在很多的产品中都能看到它的身影，比如我们登录一个网站，支持微信,QQ等登录方式，这里QQ和微信提供了授权服务。有很多的授权组件都能提供这种OAuth2认证方式，比如keycloak等，但我们也可以在SpringBoot security中实现OAuth2授权，这篇文章将详细讲解每一个步骤来演示如何在SpringBoot中实现OAuth2授权。

OAuth 2 是一种授权协议，用于通过 HTTP 协议提供对受保护资源的访问。OAuth2 使第三方应用程序能够获得对资源的有限访问。资源的所有者告诉系统，同意授权第三方应用进入系统，获取对这些资源访问。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。

由于授权的场景众多，OAuth 2.0 协议定义了获取令牌的四种授权方式，分别是：

四种授权模式分别使用不同的 grant_type 来区分

OAuth 定义了四个角色

访问令牌的职责是在数据过期之前访问数据。

刷新令牌的职责是在现有访问令牌过期时请求新的访问令牌。

要使用 spring security oauth2 模块创建授权服务器，我们需要使用注解@EnableAuthorizationServer 并扩展类 AuthorizationServerConfigurerAdapter。

Spring security oauth 公开了两个用于检查令牌的端点（/oauth/check_token 和 /oauth/token_key），默认它们在 denyAll() 之后受保护。 tokenKeyAccess() 和 checkTokenAccess() 方法打开这些端点以供使用。

ClientDetailsServiceConfigurer 用于定义客户端详细信息,可以基于内存或 JDBC 实现。 为了演示的简单，例子中使用内存实现。 它具有以下重要属性：

clientId –（必需）客户端 ID。

secret(密钥) -（受信任的客户端需要）客户端密钥，如果有的话。

scope – 客户端受限的范围。 如果范围未定义或为空（默认），则客户端不受范围限制。

authorizedGrantTypes – 授权客户端使用的授权类型。 默认值为空。

权限 - 授予客户端的权限（常规 Spring Security 权限）。

redirectUris – 将用户代理重定向到客户端的重定向url。 它必须是绝对 URL。

要创建资源服务器组件，需要使用 @EnableResourceServer 注释并扩展 ResourceServerConfigurerAdapter 类。

上面的配置在 /api 开始的所有端点上启用保护。 所有其他端点都可以自由访问。

资源服务器还提供了一种机制来验证用户本身。 在大多数情况下，它将是基于表单的登录。

上面的 WebSecurityConfigurerAdapter 类设置了一个基于表单的登录页面，并使用 permitAll() 打开授权 URL。

为了简化的目的，仅提供了一个简单的获取用户profile的服务，如下：

我们在浏览器中访问 http://localhost:8080/api/users/me ，会跳转到SpringBoot security提供的登录页面，输入用户名jack,密码123456就可以访问该api，但作为第三方应用程序，没有用户名和密码，只能通过OAuth2令牌来访问

如上面的流程图所示，第一步是从 URL 获取资源所有者的授权，如下的url

它将跳转到Springboot security提供的login页面，用户提供用户名和密码，我们的例子中提供用户名jack，密码123456

上一步获取到了授权码，下一步第三方应用程序将使用授权码来获取访问令牌。 可以使用curl命令来获取access token。

authorization中需要使用basic认证，提供用户名clientapp，密码123456，可以使用下面的网站来获取加密后的字符串

授权服务将返回如下的信息,包括access_token，refresh_token和token_type等。

获得访问令牌后，我们可以前往资源服务器获取受保护的API.使用curl命令来访问API,authorization是上一步获取到的access_token。

获取信息如下：

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