详解摘要认证

1. 什么是摘要认证

摘要认证与基础认证的工作原理很相似，用户先发出一个没有认证证书的请求，Web服务器回复一个带有WWW-Authenticate头的响应，指明访问所请求的资源需要证书。但是和基础认证发送以Base 64编码的用户名和密码不同，在摘要认证中服务器让客户端选一个随机数（称作”nonce“），然后浏览器使用一个单向的加密函数生成一个消息摘要（message digest），该摘要是关于用户名、密码、给定的nonce值、HTTP方法，以及所请求的URL。

2. 摘要认证算法

摘要认证规范最早定义在RFC 2069中，RFC 2069定义了由服务器生成随机数来维护安全性的摘要认证架构，认证结果是采用下列方法得出的：

HA1=MD5(username:realm:password)
HA2=MD5(method:digestURI)
response=MD5(HA1:nonce:HA2)

后来，RFC 2617引入一些可选的增强安全的方法代替了RFC 2069，这些增强的方法包括质量保护（QOP），客户端自增加计数器和客户端生成的随机数。这些可选参数提高了摘要认证的安全性，如可防止明文***。

如果算法指令是“MD5”或者未指定，HA1算法如下：

HA1=MD5(username:realm:password)

如果算法指令是“MD5-sess”,HA1算法

HA1=MD5(MD5(username:realm:password):nonce:cnonce)

如果质量保护指令是“auth”或未指定，HA2算法是

HA2=MD5(method:digestURI)

如果质量保护指定是“auth-int”，HA2算法是

HA2=MD5(method:digestURI:MD5(entityBody))

如果质量保护指定是“auth”或者“auth-int”,响应结果算法是

response=MD5(HA1:nonce:nonceCount:cnonce:qop:HA2)

如果质量保护指令未指定，响应结果算法是

response=MD5(HA1:nonce:HA2)

3. MD5安全问题对摘要认证的影响

虽然MD5是可逆的，被认为是不安全的，但是在HTTP摘要认证过程中使用MD5算法中引入了一些随机数，使得数据的可逆性的难度大大提高，所以使用MD5是安全的。但如果用户的密码过于简单，通过字典或排序查找算法破解难度就大大降低了，因此不建议使用过于简单的密码。

RFC2617 的安全增强的主要方式:

发起请求的时候,服务器会生成一个密码随机数(nonce)(而这个随机数只有每次"401"相应后才会更新),为了防止***者可以简单的使用同样的认证信息发起老的请求,于是,在后续的请求中就有一个随机数计数器(cnonce),而且每次请求必须必前一次使用的打.这样,服务器每次生成新的随机数都会记录下来,计数器增加.在RESPONSE 码中我们可以看出计数器的值会导致不同的值,这样就可以拒绝掉任何错误的请求.

4. 摘要认证流程

• 客户端请求一个需要认证的页面，但是不提供用户名和密码。

• 服务器返回401 "Unauthorized" 响应代码，并提供认证域(realm)，以及一个随机生成的、只使用一次的数值，称为密码随机数 nonce。

• 浏览器会向用户提示认证域(realm)（通常是所访问的计算机或系统的描述），并且提示用户名和密码。

• 一旦提供了用户名和密码，客户端会重新发送同样的请求，但是添加了一个认证头包括了响应代码。

• 服务器接受了认证并且返回了请求页面。如果用户名非法和/或密码不正确，服务器将返回"401"响应代码，然后客户端会再次提示用户输入用户名及密码。

5.一段摘要加密报文示例

有兴趣的用户可以根据摘要加密算法进行计算。

Authorization:  Digest username="admin",     //用户名 realm="favourite digest realm",   //用户认证提示 nonce="1478047635099:8f32add4b6aaef23649ca330b25c64be",  //随机数 uri="/hello",  //请求地址 response="778110c2b5d0215e0d7640a6baa069a0",   //加密后的值 opaque="B2E49B2542089EE534695CA7742FB588",   qop=auth,   //质量保护 nc=00000001,   //客户端自增加随机数计数器 cnonce="8664dcaabed7e083" //客户端的随机数

HA1=MD5("admin:favourite digest realm:password");

HA2=MD5("GET:"+uri);

response = MD5(HA1:nonce:nc:cnonce:qop:HA2)