认证授权-学习笔记2-OpenId Connect

简介

简单来说：OIDC是OpenID Connect的简称，OIDC=(Identity, Authentication) + OAuth 2.0。它在OAuth2上构建了一个身份层，是一个基于OAuth2协议的身份认证标准协议。我们都知道OAuth2是一个授权协议，它无法提供完善的身份认证功能（关于这一点请参考认证授权 3.基于OAuth2的认证（译）），OIDC使用OAuth2的授权服务器来为第三方客户端提供用户的身份认证，并把对应的身份认证信息传递给客户端，且可以适用于各种类型的客户端（比如服务端应用，移动APP，JS应用），且完全兼容OAuth2，也就是说你搭建了一个OIDC的服务后，也可以当作一个OAuth2的服务来用。应用场景如图：

OIDC已经有很多的企业在使用，比如Google的账号认证授权体系，Microsoft的账号体系也部署了OIDC，当然这些企业有的也是OIDC背后的推动者。除了这些之外，有很多各个语言版本的开源服务端组件，客户端组件等等（http://openid.net/developers/certified/）；

核心概念

OAuth2提供了Access Token来解决授权第三方客户端访问受保护资源的问题；OIDC在这个基础上提供了ID Token来解决第三方客户端标识用户身份认证的问题。OIDC的核心在于在OAuth2的授权流程中，一并提供用户的身份认证信息（ID Token）给到第三方客户端，ID Token使用JWT格式来包装，得益于JWT（JSON Web Token）的自包含性，紧凑性以及防篡改机制，使得ID Token可以安全的传递给第三方客户端程序并且容易被验证。此外还提供了UserInfo的接口，用户获取用户的更完整的信息。

协议族

就像当初的AJAX一样，它其实并不是一个新的技术，而是结合很多已有的技术，按照规范的方式组合起来，就是AJAX。同理，OIDC也不是新技术，它主要是借鉴OpenId的身份标识，OAuth2的授权和JWT包装数据的方式，把这些技术融合在一起就是OIDC。

流程

从抽象的角度来看，OIDC的流程由以下5个步骤构成：

RP发送一个认证请求给OP；
OP对EU进行身份认证，然后提供授权；
OP把ID Token和Access Token（需要的话）返回给RP；
RP使用Access Token发送一个请求UserInfo EndPoint；
UserInfo EndPoint返回EU的Claims。

+--------+                                   +--------+
|        |                                   |        |
|        |---------(1) AuthN Request-------->|        |
|        |                                   |        |
|        |  +--------+                       |        |
|        |  |        |                       |        |
|        |  |  End-  |<--(2) AuthN & AuthZ-->|        |
|        |  |  User  |                       |        |
|   RP   |  |        |                       |   OP   |
|        |  +--------+                       |        |
|        |                                   |        |
|        |<--------(3) AuthN Response--------|        |
|        |                                   |        |
|        |---------(4) UserInfo Request----->|        |
|        |                                   |        |
|        |<--------(5) UserInfo Response-----|        |
|        |                                   |        |
+--------+                                   +--------+

上图取自Core规范文档，其中AuthN=Authentication，表示认证；AuthZ=Authorization，代表授权。注意这里面RP发往OP的请求，是属于Authentication类型的请求，虽然在OIDC中是复用OAuth2的Authorization请求通道，但是用途是不一样的，且OIDC的AuthN请求中scope参数必须要有一个值为的openid的参数（后面会详细介绍AuthN请求所需的参数），用来区分这是一个OIDC的Authentication请求，而不是OAuth2的Authorization请求。

ID Token

上面提到过OIDC对OAuth2最主要的扩展就是提供了ID Token。ID Token是一个安全令牌，是一个授权服务器提供的包含用户信息（由一组Cliams构成以及其他辅助的Cliams）的JWT格式的数据结构。ID Token的主要构成部分如下（使用OAuth2流程的OIDC）。

iss = Issuer Identifier：必须。提供认证信息者的唯一标识。一般是一个https的url（不包含querystring和fragment部分）。
sub = Subject Identifier：必须。iss提供的EU的标识，在iss范围内唯一。它会被RP用来标识唯一的用户。最长为255个ASCII个字符。
aud = Audience(s)：必须。标识ID Token的受众。必须包含OAuth2的client_id。
exp = Expiration time：必须。过期时间，超过此时间的ID Token会作废不再被验证通过。
iat = Issued At Time：必须。JWT的构建的时间。
auth_time = AuthenticationTime：EU完成认证的时间。如果RP发送AuthN请求的时候携带max_age的参数，则此Claim是必须的。
nonce：RP发送请求的时候提供的随机字符串，用来减缓重放攻击，也可以来关联ID Token和RP本身的Session信息。
acr = Authentication Context Class Reference：可选。表示一个认证上下文引用值，可以用来标识认证上下文类。
amr = Authentication Methods References：可选。表示一组认证方法。
azp = Authorized party：可选。结合aud使用。只有在被认证的一方和受众（aud）不一致时才使用此值，一般情况下很少使用。
ID Token通常情况下还会包含其他的Claims（毕竟上述claim中只有sub是和EU相关的，这在一般情况下是不够的，必须还需要EU的用户名，头像等其他的资料，OIDC提供了一组公共的cliams，请移步这里[http://openid.net/specs/openid-connect-core-1_0.html#StandardClaims]）。另外ID Token必须使用JWS进行签名和JWE加密，从而提供认证的完整性、不可否认性以及可选的保密性。

实际认证过程

基于Authorization Code的认证请求

scope：必须。OIDC的请求必须包含值为“openid”的scope的参数。
response_type：必选。同OAuth2。
client_id：必选。同OAuth2。
redirect_uri：必选。同OAuth2。
state：推荐。同OAuth2。防止CSRF, XSRF。
以上这5个参数是和OAuth2相同的。除此之外，还定义了如下的参数：

response_mode：可选。OIDC新定义的参数（OAuth 2.0 Form Post Response Mode），用来指定Authorization Endpoint以何种方式返回数据。
nonce：可选。ID Token中的出现的nonce就是来源于此。
display ： 可选。指示授权服务器呈现怎样的界面给EU。有效值有（page，popup，touch，wap），其中默认是page。page=普通的页面，popup=弹出框，touch=支持触控的页面，wap=移动端页面。
prompt：可选。这个参数允许传递多个值，使用空格分隔。用来指示授权服务器是否引导EU重新认证和同意授权（consent，就是EU完成身份认证后的确认同意授权的页面）。有效值有（none，login，consent，select_account）。none=不现实任何认证和确认同意授权的页面，如果没有认证授权过，则返回错误login_required或interaction_required。login=重新引导EU进行身份认证，即使已经登录。consent=重新引导EU确认同意授权。select_account=假如EU在授权服务器有多个账号的话，允许EU选择一个账号进行认证。
max_age：可选。代表EU认证信息的有效时间，对应ID Token中auth_time的claim。比如设定是20分钟，则超过了时间，则需要引导EU重新认证。
ui_locales：可选。用户界面的本地化语言设置项。
id_token_hint：可选。之前发放的ID Token，如果ID Token经过验证且是有效的，则需要返回一个正常的响应；如果有误，则返回对应的错误提示。
login_hint：可选。向授权服务器提示登录标识符，EU可能会使用它登录(如果需要的话)。比如指定使用用户使用blackheart账号登录，当然EU也可以使用其他账号登录，这只是类似html中input元素的placeholder。
acr_values：可选。Authentication Context Class Reference values，对应ID Token中的acr的Claim。此参数允许多个值出现，使用空格分割。
以上是基于Authorization Code方式的OIDC的认证请求所需的参数。在OIDC的其他认证流程中也会有其他的参数或不同的参数值（稍有差异）。一个简单的示例如下：

GET /authorize?
    response_type=code
    &scope=openid%20profile%20email
    &client_id=s6BhdRkqt3
    &state=af0ifjsldkj
    &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient.example.org%2Fcb HTTP/1.1
  Host: server.example.com

基于Authorization Code的认证请求的响应

在授权服务器接收到认证请求之后，需要对请求参数做严格的验证，具体的规则参见[http://openid.net/specs/openid-connect-core-1_0.html#AuthRequestValidation]，验证通过后引导EU进行身份认证并且同意授权。在这一切都完成后，会重定向到RP指定的回调地址，并且把code和state参数传递过去。比如：

HTTP/1.1 302 Found
  Location: https://client.example.org/cb?
    code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA
    &state=af0ifjsldkj

获取ID Token

RP使用上一步获得的code来请求Token EndPoint，这一步同OAuth2，就不再展开细说了。然后Token EndPoint会返回响应的Token，其中除了OAuth2规定的部分数据外，还会附加一个id_token的字段。id_token字段就是上面提到的ID Token。例如：

HTTP/1.1 200 OK
  Content-Type: application/json
  Cache-Control: no-store
  Pragma: no-cache

  {
   "access_token": "SlAV32hkKG",
   "token_type": "Bearer",
   "refresh_token": "8xLOxBtZp8",
   "expires_in": 3600,
   "id_token": "eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IjFlOWdkazcifQ.ewogImlzc
     yI6ICJodHRwOi8vc2VydmVyLmV4YW1wbGUuY29tIiwKICJzdWIiOiAiMjQ4Mjg5
     NzYxMDAxIiwKICJhdWQiOiAiczZCaGRSa3F0MyIsCiAibm9uY2UiOiAibi0wUzZ
     fV3pBMk1qIiwKICJleHAiOiAxMzExMjgxOTcwLAogImlhdCI6IDEzMTEyODA5Nz
     AKfQ.ggW8hZ1EuVLuxNuuIJKX_V8a_OMXzR0EHR9R6jgdqrOOF4daGU96Sr_P6q
     Jp6IcmD3HP99Obi1PRs-cwh3LO-p146waJ8IhehcwL7F09JdijmBqkvPeB2T9CJ
     NqeGpe-gccMg4vfKjkM8FcGvnzZUN4_KSP0aAp1tOJ1zZwgjxqGByKHiOtX7Tpd
     QyHE5lcMiKPXfEIQILVq0pc_E2DzL7emopWoaoZTF_m0_N0YzFC6g6EJbOEoRoS
     K5hoDalrcvRYLSrQAZZKflyuVCyixEoV9GfNQC3_osjzw2PAithfubEEBLuVVk4
     XUVrWOLrLl0nx7RkKU8NXNHq-rvKMzqg"
  }

其中看起来一堆乱码的部分就是JWT格式的ID Token。在RP拿到这些信息之后，需要对id_token以及access_token进行验证（具体的规则参见[http://openid.net/specs/openid-connect-core-1_0.html#IDTokenValidation]和[http://openid.net/specs/openid-connect-core-1_0.html#ImplicitTokenValidation]）。至此，可以说用户身份认证就可以完成了，后续可以根据UserInfo EndPoint获取更完整的信息。

UserInfo Endpoint

UserIndo EndPoint是一个受OAuth2保护的资源。在RP得到Access Token后可以请求此资源，然后获得一组EU相关的Claims，这些信息可以说是ID Token的扩展，比如如果你觉得ID Token中只需包含EU的唯一标识sub即可（避免ID Token过于庞大），然后通过此接口获取完整的EU的信息。此资源必须部署在TLS之上，例如：

GET /userinfo HTTP/1.1
  Host: server.example.com
  Authorization: Bearer SlAV32hkKG

成功之后响应如下：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json

{
   "sub": "248289761001",
   "name": "Jane Doe",
   "given_name": "Jane",
   "family_name": "Doe",
   "preferred_username": "j.doe",
   "email": "[email protected]",
   "picture": "http://example.com/janedoe/me.jpg"
  }

其中sub代表EU的唯一标识，这个claim是必须的，其他的都是可选的。

参考

https://www.cnblogs.com/linianhui/archive/2017/05/30/openid-connect-core.html