问题说明

为什么要研究这个OAuth呢？主要是要解决授权的问题。

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OAuth 2.0 应用

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。
为了理解OAuth的适用场合，让我举一个假设的例子。
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）”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。
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。

运行流程

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。

服务端授权

（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。
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。

客户端授权

下面一一讲解客户端获取授权的四种模式。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。

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）假设用户给予授权，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）。
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。

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。

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：
granype：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。

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。

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

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，如果与客户端申请的范围一致，此项可省略。
• 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。

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，服务提供商的资源服务器发送过来的代码，会提取出Hash中的令牌。

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。

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。
B步骤中，客户端发出的HTTP请求，包含以下参数：

• granype：表示授权类型，此处的值固定为”password”，必选项。
• username：表示用户名，必选项。
• password：表示用户的密码，必选项。
• scope：表示权限范围，可选项。
  下面是一个例子。

C步骤中，认证服务器向客户端发送访问令牌，下面是一个例子。

上面代码中，各个参数的含义参见《授权码模式》一节。
整个过程中，客户端不得保存用户的密码。

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。

它的步骤如下：

A步骤中，客户端发出的HTTP请求，包含以下参数：

• granttype：表示授权类型，此处的值固定为”clientcredentials”，必选项。
• scope：表示权限范围，可选项。

认证服务器必须以某种方式，验证客户端身份。
B步骤中，认证服务器向客户端发送访问令牌，下面是一个例子。

上面代码中，各个参数的含义参见《授权码模式》一节。

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：

• granttype：表示使用的授权模式，此处的值固定为”refreshtoken”，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。

关于OAuth2.0

无论是邮件列表、会议讨论、特别设计委员会还是秘密渠道，无数次艰难的争论和妥协，最终产出的规范却在两个最重要目标上双缺失——安全性和互操作性。实际上，有一份折中方案将它从“协议”重新命名为“框架”，而另一份则添加了一个免责声明，警告这份规范并不能阐述互操作性的实现。
和Oauth 1.0相比，Oauth 2.0规范更复杂，缺乏互操作性，实用性打折扣，更加不完整，最重要的是，更加不安全。
说得更明确些，Oauth 2.0如果在一个对互联网安全有深入了解开发者手上，实现结果大抵是安全的。然而，就这两年经历的情况来看，Oauth 2.0在大部分开发者手中明显出现了不安全的实现结果。

要明白OAuth 2.0的问题，你需要了解它相比OAuth 1.0在核心架构上有哪些变化:

无绑定token（Unbounded tokens）

在1.0中，client若要访问受保护资源（protected resource），则必须提供两组凭据：token凭据（the token credentials，即Access Token和Access Token Secret）和client凭据（the client credentials，即常说的应用APP KEY和APP SECRET）。在2.0中，client凭据已经不再被使用了，意味着token已经不再绑定于任何一个特定的client类型或者实例。这样的结果，既削弱了access token作为一种认证（authentication）手段的作用，同时也增加了出现安全问题的可能性。[5]

无记名token（Bearer tokens[8]）

2.0在协议层去掉所有签名和加密要求，而仅仅依赖于传输层的TLS[6]。这意味着2.0的token在本质上处于更低安全系数的情况。任何想提高token安全性的行为必然要求额外的规范，而从目前提案展示的情况来看，工作组仅仅着眼于企业应用范畴。

token失效（Expiring tokens）

2.0的token存在过期时效，并且必须在过期时进行刷新。这对从1.0过来的client开发者而言是最大的改变，现在他们需要自行实现token状态管理。之所以有token过期一说，是因为要适应自编码token的实现——一种在服务器端无需进行数据库查找即可进行认证的加密token。正因为这种自编码token的存在，他们不可能被回收，只能强制为短时效存在，以此减少遭受危险时带来的损失。无论怎样从（server端）去掉签名所带来的好处，都要在（client端）实现token状态管理面前输了两回。

准许类型（Grant types[7]）

在2.0中，授权准许（authorization grants）被用于交换获取access token。准许是一种抽象概念，代表最终用户已同意授权。它可以是用户在访问许可授权页中点击“Approve（同意）”后获取的一个code，也可以是用户实际的用户名和密码。之所以有这个概念，是为了实现多重认证流程。1.0着眼于用1个认证流程适应于多种client类型，而2.0则是明显为不同的client类型增加多个特殊化认证流程。

以上的那些改变，若在一个良好定义的协议上实施是可控管理的。然而由于工作组的组成性质，导致了问题（issue）要不陷在细节纠缠不清，要不就只能保持开放等待所有执行成员共同决定。以下仅是工作组无法达成共识的一小部分例子：

• 不强制要求token类型
• 不能对协定基于HMAC算法token类型目标统一意见
• 不要求实施token过期
• 没有关于token字段值长度的指导，其他值类似
• 没有严格要求注册登记流程
• 弱定义client类型
• 缺乏明晰的client安全属性
• 不强制要求准许类型
• 没有一个关于准许类型的适宜性或者适用性指导
• 没有一个实用的native application支持（倒是有许多空口说白话）
• 没有强制要求client认证机制
• 没有限制可扩展性
  另一方面，OAuth 2.0为可扩展性定义4个新的登记值，以及通过URI增加额外扩展点，结果引发了一堆关于扩展性的提案。然而真正的问题在于，工作组还是不能为协议定义真正的安全属性。这很清晰地表现在安全考虑环节上，大多处于扑朔迷离的情况。这导致安全专家几乎没有有效的聚焦点可供分析。实际上，工作组推出过70多页用于描述2.0威胁模型的文档，它试图提供更多额外信息，但仍受困于一个相同的根本问题：没有一个实质的协议可供分析。
  在现实世界，Facebook仍在运行着一年半前的草案12，而且也完全没有理由要他们升级现有的实现形式。毕竟，一个升级过的、用于实现Facebook对接的2.0 client也不太可能复用于其它Oauth服务提供方，反之亦然。Oauth 2.0一点也没有提供代码复用的潜力。
  Oauth 2.0提供的是一个关于授权协议的蓝图（a blueprint for an authorization protocol）。正如上述定义所说，（独立使用）它基本上毫无用武之地，必须要迁并入一个具体的工作解决方案中——而这正是企业化的方式，WS-*的套路。2.0提供了一个全新的领域，用来推销咨询服务和整合方案。
  然而互联网并不需要又一套安全框架。它需要的是一个简单、良好定义、和恰如其分合适的协议，以此提高安全性和增强互操作性。（可以说，）OAuth 2.0在寻求任何有意义的协议替代实现上失败了。