OAuth 2.0

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。

应用场景

假设你在A公司的云盘上存储了很多文档,现在你需要使用B公司的“云打印”服务对你在A公司云盘上的某几个文档进行打印。这时你必须让B公司的“云打印”服务器能够读取你存储在A公司云盘上的这几个需要打印的文档才行。

那么问题来了,A公司为了保护云盘客户的数据及个人隐私只有得到用户的授权,才会同意B公司的“云打印”服务器读取这些文档。那么,B公司的“云打印”服务器怎样获得用户的授权呢?

传统方法是,用户将自己在A公司云盘上的用户名和密码,告诉B公司的"云打印"服务器,后者就可以读取用户的文档了。这样的做法有以下几个严重的缺点。

  1. B公司为了后续的服务,会保存用户的密码,这样很不安全。
  2. B公司拥有了获取用户储存在A公司云盘上所有资料的权力,用户没法限制B公司“云打印”服务器获得授权的范围和有效期。
  3. 用户只有修改密码,才能收回赋B公司“云打印”服务器的权力。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。
  4. 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B公司"云打印"服务器。
  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A公司云盘。
  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。

运行流程

OAuth 2.0的运行流程如下。

  1. 用户打开客户端以后,客户端要求用户给予授权。
  2. 用户同意给予客户端授权。
  3. 客户端使用上一步获得的授权,向认证服务器申请令牌。
  4. 认证服务器对客户端进行认证以后,确认无误,同意发放令牌。
  5. 客户端使用令牌,向资源服务器申请获取资源。
  6. 资源服务器确认令牌无误,同意向客户端开放资源。

不难看出来,上面六个步骤之中,B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。

下客户端获取授权的模式有两种(授权码模式【authorization code】和 简化模式【implicit】),下面分别说明。

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。

它的步骤如下:

A. 用户(Resource Owner)访问客户端(Third-party application),后者将前者导向认证服务器(Authorization server)。
B. 用户(Resource Owner)选择是否给予客户端(Third-party application)授权。
C. 假设用户(Resource Owner)给予授权,认证服务器(Authorization server)将用户(Resource Owner)导向客户端(Third-party application)事先指定的"重定向URI"(redirection URI),同时附上一个授权码。
D. 客户端(Third-party application)收到授权码,附上早先的"重定向URI",向认证服务器(Authorization server)申请令牌。这一步是在客户端(Third-party application)的后台的服务器上完成的,对用户(Resource Owner)不可见。
E. 认证服务器(Authorization server)核对了授权码和重定向URI,确认无误后,向客户端(Third-party application)发送访问令牌(access token)和更新令牌(refresh token)。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

A步骤中,客户端申请认证的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,认证服务器会原封不动地返回这个值。

下面是一个例子。

 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步骤中,服务器回应客户端的URI,包含以下参数:

  • code:表示授权码,必选项。该码的有效期应该很短,通常设为10分钟,客户端只能使用该码一次,否则会被授权服务器拒绝。该码与客户端ID和重定向URI,是一一对应关系。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

下面是一个例子。

 HTTP/1.1 302 Found
 Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&state=xyz

D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:

  • grant_type:表示使用的授权模式,必选项,此处的值固定为"authorization_code"。
  • code:表示上一步获得的授权码,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向URI,必选项,且必须与A步骤中的该参数值保持一致。
  • client_id:表示客户端ID,必选项。

下面是一个例子。

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步骤中,认证服务器发送的HTTP回复,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项,可以是bearer类型或mac类型。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • refresh_token:表示更新令牌,用来获取下一次的访问令牌,可选项。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。

下面是一个例子。

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"
}

从上面代码可以看到,相关参数使用JSON格式发送(Content-Type: application/json)。此外,HTTP头信息中明确指定不得缓存。

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。

它的步骤如下:

A. 客户端(Third-party application)将用户(Resource Owner)导向认证服务器(Authorization server)。
B. 用户(Resource Owner)决定是否给于客户端授权。
C. 假设用户(Resource Owner)给予授权,认证服务器(Authorization server)将用户(Resource Owner)导向客户端(Third-party application)指定的"重定向URI",并在URI的Hash部分包含了访问令牌。
D. 浏览器向第三方应用程序服务器(Third-party application)发出请求,其中不包括上一步收到的Hash值。
E. 第三方应用程序服务器(Third-party application)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. 浏览器将令牌发给第三方应用程序服务器(Third-party application)。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

A步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,此处的值固定为"token",必选项。
  • client_id:表示客户端的ID,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向的URI,可选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

下面是一个例子。

 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步骤中,认证服务器回应客户端的URI,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端(Third-party application)申请的范围一致,此项可省略。
  • state:如果客户端(Third-party application)的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

下面是一个例子。

 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,认证服务器用HTTP头信息的Location栏,指定浏览器重定向的网址。注意,在这个网址的Hash部分包含了令牌。

根据上面的D步骤,下一步浏览器会访问Location指定的网址,但是Hash部分不会发送。接下来的E步骤,第三方应用程序服务器(Third-party application)发送过来的代码,会提取出Hash中的令牌。

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