OAuth 2.0 原理介绍
最近在做对用户的认证及REST API的访问权限控制，需要用OAuth来实现第三方应用对我们API的访问控制。OAuth（开放授权）是一个开放标准，允许用户让第三方应用访问该用户在某一网站上存储的私密的资源（如照片，视频，联系人列表），而无需将用户名和密码提供给第三方应用。OAuth在全世界得到广泛应用，目前版本是2.0版。本文对OAuth 2.0的应用场景、设计思路和运行流程做一个简明通俗的解释。
应用场景
上图是一个典型的应用场景，一个游戏应用希望读取用户Facebook账号的用户名和头像作为该用户在游戏中的角色信息，用户为了避免自己重新输入用户名并上传头像，必须让游戏应用读取自己Facebook账号的一些信息。但是只有得到用户授权，Facebook才会同意让游戏应用读取这些信息。如何让游戏应用获得用户授权呢？传统方法是用户把自己的Facebook账号用户名和密码告诉游戏应用，然后由游戏服务器代表用户登陆Facebook服务器获取用户的信息，但是这种方法存在一些严重的安全问题：
- 游戏应用为了后续的服务，会保存用户的密码，这样很不安全。
- Facebook需要部署直接密码登录，而单纯的密码登录并不安全。
- 游戏应用拥有获取用户储存在Facebook所有资料的权力，用户无法限制游戏应用获得授权的范围和有效期。
- 用户只有修改密码，才能收回赋予游戏应用的权力。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。
- 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。
如何保证第三方应用能够安全可控的访问用户资源，这就是Oauth要解决的问题。
OAuth的思路
OAuth在第三方应用与服务提供商之间设置了一个授权层。第三方应用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。第三方应用登录授权层所用的令牌，与用户的密码不同。用户可以在登录授权的时候，指定授权层令牌的权限范围和有效期。
第三方应用登录授权层以后，服务提供商根据令牌的权限范围和有效期，向第三方应用开放用户资源。
协议流程
OAuth 2.0的运行流程如下图：
（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。
上面六个步骤之中，B是关键，即用户怎样才能给予客户端授权。有了这个授权以后，客户端就可以获取令牌，进而凭令牌获取资源。
下面就介绍一下OAuth 2.0 的授权模式。
授权模式
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）
- 隐身模式（Implicit）
- 资源拥有者密码凭据模式（Resource Owner Password Credentials）
- 客户端凭据模式（Client Credentials）
其中授权码模式是功能最完整、流程最严密的授权模式。它的特点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。
下面着重介绍授权码模式，其他模式可参考附件PPT。
授权码模式
上图是授权码模式的授权步骤：
（A）用户访问客户端后，客户端把用户导向认证服务器，认证服务器会返回一个授权页面，询问用户是否授权以及授权的资源
（B）用户选择是否给予客户端授权。
（C）假设用户给予授权，认证服务器会返回一个重定向请求，将用户导向客户端在A步骤指定的"重定向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和实例：
步骤A，用户访问客户端，客户端将用户导向认证服务器，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
下面是一个实例：
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步骤B，用户在认证服务器登陆授权。
步骤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，同时附上一个授权码。请求包含以下参数：
- 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。
下面是一个实例：
HTTP/1.1
302 Found Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&state=xyz步骤D，客户端收到授权码，附上“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服务器上完成，对用户不可见。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。
下面是一个实例：
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步骤E，认证服务器核对授权码和重定向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)。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。
下面是一个实例：
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"
}从返回头信息可以看到，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。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。
以上为授权码模式的详细授权过程，如果希望了解其他授权模式，请详见附件PPT。
安全机制
OAuth 2.0 协议在设计时考虑了很多安全因素，下面介绍授权码模式的一些安全机制：
- 利用更新令牌来延长令牌授权时间。
为了保证安全性，授权的令牌时间不可过长，但是一些第三方应用需要长时间保持资源访问状态，为此，OAuth 2.0 提供了更新令牌机制，一方面使令牌授权时间不会过长，另一方面保证了第三方应用访问资源的连贯性。更新令牌机制仅在授权码模式和资源拥有者密码凭据模式中提供，因为这两种授权机制相比另外两种更安全。 - 第三方应用需要在授权服务器上注册和认证。
OAuth 2.0 协议默认浏览器是一个不安全的环境，所以在授权码模式授权过程中，用户给予授权后，认证服务器不是直接返回访问令牌，而是返回认证码，并通过浏览器重定向给第三方应用。第三方应用需要用认证码换取访问令牌，而换取步骤需要认证服务器认证第三方应用身份并且不通过浏览器，以此保证授权过程的安全性。 - 获取认证码请求中，加入state参数防止CSRF攻击。
在第三方应用把用户重定向到认证服务器以获取认证码的请求中，需要加入state参数，且认证服务器要返回相同的state参数给第三方应用。CSRF攻击者要想诱导用户授权并插入自己的认证码，且被第三方应用接收，就需要猜出该state参数，这大大增加了CSRF攻击的难度。
总结
目前很多互联网公司都提供了自己的开放平台使第三方应用接入。开源项目中也有很多框架提供了OAuth的实现，例如Spring Security OAuth，Apache Oltu等。使用OAuth协议能够很好的保证第三方应用访问用户数据的安全性。
参考：理解 OAuth 2.0