理解OAuth 2.0

Contents
  1. 应用场景
  2. 名词定义
  3. OAuth的思路
  4. OAuth的工作流程
  5. 客户端的授权模式
    1. 授权码模式
    2. 简化模式
    3. 密码模式
    4. 客户端模式
  6. 更新令牌

OAuth 是一个关于授权(authorization)的开放网络标准,在全世界得到广泛应用,目前的版本是2.0版。

本文对OAuth 2.0的设计思路和运行流程,做一个简明通俗的解释,主要参考材料为RFC 6749阮一峰的blog


应用场景

为了理解OAuth的适用场合,我们来看一个简单的例子。

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。用户为了使用这个服务,必须让“云冲印”读取自己储存在Google上的照片。

云冲印

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?

传统的办法是: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。但是,这种做法有以下几个缺点:

  1. “云冲印”为了后续的服务,会保存用户的密码,这样很不安全。
  2. Google不得不部署密码登录,而我们知道,单纯的密码登录并不安全。
  3. “云冲印”拥有了获取用户储存在Google所有资料的权力,用户没法限制”云冲印”获得授权的范围和有效期。
  4. 用户只有修改密码,才能收回赋予“云冲印”的权力。但是这样做,会使得其他所有获得用户授权的第三方应用程序全部失效。
  5. 只要有一个第三方应用程序被破解,就会导致用户密码泄漏,以及所有被密码保护的数据泄漏。

OAuth就是为了解决上面这些问题而诞生的。


名词定义

在详细讲解OAuth 2.0之前,需要了解几个专用名词。它们对读懂后面的讲解,尤其是几张图,至关重要。

  1. 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”。
  2. 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。
  3. Resource Owner:资源所有者,本文中又称“用户”(user)。
  4. User Agent:用户代理,本文中就是指浏览器。
  5. 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。
  6. 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,与“服务商提供商”进行互动。


OAuth的思路

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的工作流程

OAuth 2.0的工作流程如下图,摘自RFC 6749。

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+--------+ +---------------+
| |--(A)- Authorization Request ->| Resource |
| | | Owner |
| |<-(B)-- Authorization Grant ---| |
| | +---------------+
| |
| | +---------------+
| |--(C)-- Authorization Grant -->| Authorization |
| Client | | Server |
| |<-(D)----- Access Token -------| |
| | +---------------+
| |
| | +---------------+
| |--(E)----- Access Token ------>| Resource |
| | | Server |
| |<-(F)--- Protected Resource ---| |
+--------+ +---------------+

(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,向认证服务器申请令牌;
(D)认证服务器对客户端认证以后,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。

不难看出,上面六个步骤当中,B是关键,即用户怎样才能给予客户端授权。有了这个授权之后,客户端就可以获取令牌,进而凭借令牌获取资源。

下面一一介绍客户端获取令牌的四种模式。


客户端的授权模式

客户端必须得到用户的授权(authorization grant),才能获取令牌(access token)。OAuth 2.0定义了四种授权方式。

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

授权码模式

授权码模式(authorization code)是功能最完整、流程最严密的授权模式。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。

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+----------+
| Resource |
| Owner |
| |
+----------+
^
|
(B)
+----|-----+ Client Identifier +---------------+
| -+----(A)-- & Redirection URI ---->| |
| User- | | Authorization |
| Agent -+----(B)-- User authenticates --->| Server |
| | | |
| -+----(C)-- Authorization Code ---<| |
+-|----|---+ +---------------+
| | ^ v
(A) (C) | |
| | | |
^ v | |
+---------+ | |
| |>---(D)-- Authorization Code ---------' |
| Client | & Redirection URI |
| | |
| |<---(E)----- Access Token -------------------'
+---------+ (w/ Optional Refresh Token)

它的步骤如下:

(A)用户访问客户端,后者将前者导向认证服务器;
(B)用户选择是否给予客户端授权;
(C)如果用户给予授权,认证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”,向认证服务器申请令牌。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)认证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)。


简化模式

简化模式(implicit grant type)不通过第三方应用程序的服务器,直接在浏览器中向认证服务器申请令牌,跳过了“授权码”这个步骤,因此得名。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。

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+----------+
| Resource |
| Owner |
| |
+----------+
^
|
(B)
+----|-----+ Client Identifier +---------------+
| -+----(A)-- & Redirection URI --->| |
| User- | | Authorization |
| Agent -|----(B)-- User authenticates -->| Server |
| | | |
| |<---(C)--- Redirection URI ----<| |
| | with Access Token +---------------+
| | in Fragment
| | +---------------+
| |----(D)--- Redirection URI ---->| Web-Hosted |
| | without Fragment | Client |
| | | Resource |
| (F) |<---(E)------- Script ---------<| |
| | +---------------+
+-|--------+
| |
(A) (G) Access Token
| |
^ v
+---------+
| |
| Client |
| |
+---------+

它的步骤如下:

(A)客户端将用户导向认证服务器;
(B)用户决定是否给予客户端授权;
(C)假设用户给予授权,认证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。


密码模式

密码模式(Resource Owner Password Credentials Grant)中,用户向客户端提供自己的用户名和密码。客户端使用这些信息,向“服务商提供商”索要授权。

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。而认证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

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+----------+
| Resource |
| Owner |
| |
+----------+
v
| Resource Owner
(A) Password Credentials
|
v
+---------+ +---------------+
| |>--(B)---- Resource Owner ------->| |
| | Password Credentials | Authorization |
| Client | | Server |
| |<--(C)---- Access Token ---------<| |
| | (w/ Optional Refresh Token) | |
+---------+ +---------------+

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认证服务器,向后者请求令牌;
(C)认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。


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”进行认证。严格地说,客户端模式并不属于OAuth框架所要解决的问题。在这种模式中,用户直接向客户端注册,客户端以自己的名义要求“服务提供商”提供服务,其实不存在授权问题。个人观点,这有些像api_key。

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+---------+ +---------------+
| | | |
| |>--(A)- Client Authentication --->| Authorization |
| Client | | Server |
| |<--(B)---- Access Token ---------<| |
| | | |
+---------+ +---------------+

它的步骤如下:

(A)客户端向认证服务器进行身份认证,并要求一个访问令牌。;
(B)证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。


更新令牌

如果用户访问的时候,客户端的“访问令牌”已经过期,则需要使用“更新令牌”申请一个新的访问令牌。

客户端发出更新令牌的HTTP请求,包含以下参数:

  • grant_type:表示使用的授权模式,此处的值固定为”refresh_token“,必选项;
  • refresh_token:表示早前收到的更新令牌,必选项;
  • scope:表示申请的授权范围,不可以超出上一次申请的范围,如果省略该参数,则表示与上一次一致。

下面是一个例子:

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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