身份认证系统Oauth2介绍

先看两张截图

• 第一张图是登陆微博时使用第三方QQ登陆，跳转至QQ的登陆授权页面。

https://graph.qq.com/oauth2.0/show?which=Login&display=pc&client_id=101019034&response_type=code&scope=get_info%2Cget_user_info&redirect_uri=https%3A%2F%2Fpassport.weibo.com%2Fothersitebind%2Fbind%3Fsite%3Dqq%26state%3DCODE-yf-1JIxhr-24OJQs-OUjVyPzzFPSiItg05a03f%26bentry%3Dminiblog%26wl%3D&display=

• 第二张是打开知乎小程序后登陆的提示。
  

什么是Oauth2

OAuth 2.0（open authorization）是一个关于授权的开放网络标准，是目前最流行的授权机制，一般用来授权第三方应用，获取用户数据。

快递员问题

首先假设我住在一个小区，小区是有门禁系统，进入小区需要输入密码。
然后我又经常网购和外卖，每天都有快递员来送货。我不想每次都到门口拿快递，所以必须想一个办法，让快递员通过门禁系统，进入小区。
如果我直接把自己的密码告诉快递员，他就拥有了与我同样的权限，这样好像不太合适。万一我想取消他进入小区的权力，也很麻烦，我自己的密码也得跟着改了，还得通知其他的快递员。

有没有一种办法，让快递员能够自由进入小区，又不必知道小区居民的密码，而且他的唯一权限就是送货，其他需要密码的场合，他都没有权限？

于是，我设计了一套授权机制。
第一步，门禁系统的密码输入器下面，增加一个按钮，叫做"获取授权"。快递员需要首先按这个按钮，去申请授权。

第二步，他按下按钮以后，屋主（也就是我）的手机就会跳出对话框：有人正在要求授权。系统还会显示该快递员的姓名、工号和所属的快递公司。

我确认请求属实，就点击按钮，告诉门禁系统，我同意给予他进入小区的授权。

第三步，门禁系统得到我的确认以后，向快递员显示一个进入小区的令牌（access token）。令牌就是类似密码的一串数字，只在短期内（比如七天）有效。

第四步，快递员向门禁系统输入令牌，进入小区。

有人可能会问，为什么不是远程为快递员开门，而要为他单独生成一个令牌？这是因为快递员可能每天都会来送货，第二天他还可以复用这个令牌。另外，有的小区有多重门禁，快递员可以使用同一个令牌通过它们。

互联网场景

我们把上面的例子搬到互联网，就是 OAuth 的设计了。

首先，居民小区就是储存用户数据的网络服务。比如，微信储存了我的好友信息，获取这些信息，就必须经过微信的"门禁系统"。

其次，快递员（或者说快递公司）就是第三方应用，想要穿过门禁系统，进入小区。

最后，我就是用户本人，同意授权第三方应用进入小区，获取我的数据。

简单说，OAuth 就是一种授权机制。数据的所有者告诉系统，同意授权第三方应用进入系统，获取这些数据。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。

令牌与密码

令牌（token）与密码（password）的作用是一样的，都可以进入系统，但是有三点差异。

（1）令牌是短期的，到期会自动失效，用户自己无法修改。密码一般长期有效，用户不修改，就不会发生变化。

（2）令牌可以被数据所有者撤销，会立即失效。以上例而言，屋主可以随时取消快递员的令牌。密码一般不允许被他人撤销。

（3）令牌有权限范围（scope），比如只能进小区的二号门。对于网络服务来说，只读令牌就比读写令牌更安全。密码一般是完整权限。

上面这些设计，保证了令牌既可以让第三方应用获得权限，同时又随时可控，不会危及系统安全。这就是 OAuth 2.0 的优点。

注意，只要知道了令牌，就能进入系统。系统一般不会再次确认身份，所以令牌必须保密，泄漏令牌与泄漏密码的后果是一样的。 这也是为什么令牌的有效期，一般都设置得很短的原因。

Oauth的授权模式

OAuth 2.0 对于如何颁发令牌的细节，规定得非常详细。具体来说，针对互联网的多种场景，一共分成四种授权类型（authorization grant）。

• 授权码（authorization-code）
• 密码式（password）
• 隐藏式（implicit）
• 客户端凭证（client credentials）

注意，不管哪一种授权方式，第三方应用申请令牌之前，都必须先到系统备案，说明自己的身份，然后会拿到两个身份识别码：客户端 ID（client ID）和客户端密钥（client secret）。这是为了防止令牌被滥用，没有备案过的第三方应用，是不会拿到令牌的。

授权码模式（authorization-code）

第三方应用先申请一个授权码，然后再用该码获取令牌。

这种方式是最常用的流程，安全性也最高，认证流程最严谨的，它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。

第一步，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。

https://b.com/oauth/authorize?
  response_type=code&
  client_id=CLIENT_ID&
  redirect_uri=CALLBACK_URL&
  scope=read

上面 URL 中，response_type参数表示要求返回授权码（code），client_id参数让 B 知道是谁在请求，redirect_uri参数是 B 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）。

第二步，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。用户表示同意，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。

https://a.com/callback?code=AUTHORIZATION_CODE

上面 URL 中，code参数就是授权码。

第三步，A 网站拿到授权码以后，就可以在后端，向 B 网站请求令牌。

https://b.com/oauth/token?
 client_id=CLIENT_ID&
 client_secret=CLIENT_SECRET&
 grant_type=authorization_code&
 code=AUTHORIZATION_CODE&
 redirect_uri=CALLBACK_URL

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。

第四步，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。

{    
  "access_token":"ACCESS_TOKEN",
  "token_type":"bearer",
  "expires_in":2592000,
  "refresh_token":"REFRESH_TOKEN",
  "scope":"read",
  "uid":100101,
  "info":{...}
}

上面 JSON 数据中，access_token字段就是令牌。

密码式（password）
如果你高度信任某个应用，可以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），一般也用于企业内部应用之间授权。

A 网站要求用户提供 B 网站的用户名和密码。拿到以后，A 就直接向 B 请求令牌。

https://oauth.b.com/token?
  grant_type=password&
  username=USERNAME&
  password=PASSWORD&
  client_id=CLIENT_ID

上面 URL 中，grant_type参数是授权方式，这里的password表示"密码式"，username和password是 B 的用户名和密码。

第二步，B 网站验证身份通过后，直接给出令牌。注意，这时不需要跳转，而是把令牌放在 JSON 数据里面，作为 HTTP 回应，A 因此拿到令牌。

隐藏式（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）。

第一步，A 网站提供一个链接，要求用户跳转到 B 网站，授权用户数据给 A 网站使用。

https://b.com/oauth/authorize?
  response_type=token&
  client_id=CLIENT_ID&
  redirect_uri=CALLBACK_URL&
  scope=read

上面 URL 中，response_type参数为token，表示要求直接返回令牌。

第二步，用户跳转到 B 网站，登录后同意给予 A 网站授权。这时，B 网站就会跳回redirect_uri参数指定的跳转网址，并且把令牌作为 URL 参数，传给 A 网站。

https://a.com/callback#token=ACCESS_TOKEN
上面 URL 中，token参数就是令牌，A 网站因此直接在前端拿到令牌。

注意，令牌的位置是 URL 锚点（fragment），而不是查询字符串（querystring），这是因为 OAuth 2.0 允许跳转网址是 HTTP 协议，因此存在"中间人攻击"的风险，而浏览器跳转时，锚点不会发到服务器，就减少了泄漏令牌的风险。

客户端凭证（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。

第一步，A 应用在命令行向 B 发出请求。

https://oauth.b.com/token?
  grant_type=client_credentials&
  client_id=CLIENT_ID&
  client_secret=CLIENT_SECRET

上面 URL 中，grant_type参数等于client_credentials表示采用凭证式，client_id和client_secret用来让 B 确认 A 的身份。

第二步，B 网站验证通过以后，直接返回令牌。

这种方式给出的令牌，是针对第三方应用的，而不是针对用户的，即有可能多个用户共享同一个令牌。

令牌的使用

A 网站拿到令牌以后，就可以向 B 网站的 API 请求数据了。

此时，每个发到 API 的请求，都必须带有令牌。具体做法是在请求的头信息，加上一个Authorization字段，令牌就放在这个字段里面。

curl -H "Authorization: Bearer ACCESS_TOKEN" \
"https://api.b.com"

上面命令中，ACCESS_TOKEN就是拿到的令牌。

更新令牌

令牌的有效期到了，如果让用户重新走一遍上面的流程，再申请一个新的令牌，很可能体验不好，而且也没有必要。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。

https://b.com/oauth/token?
  grant_type=refresh_token&
  client_id=CLIENT_ID&
  client_secret=CLIENT_SECRET&
  refresh_token=REFRESH_TOKEN

上面 URL 中，grant_type参数为refresh_token表示要求更新令牌，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。