1. 原理

假设有一个APP，要我使用GitHub授权登录。 在这个登录场景中：

我作为数据的所有者告诉系统（GitHub），同意授权第三方应用（App）进入系统，获取某些数据（我的ID，头像等）。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（APP）访问数据使用。

token是短期有效的，我可以随时通过GitHub把这个Token注销，从而使得APP不再能访问我的ID/头像等信息。

这里面有四个角色：用户，应用，系统，资源。

用户是资源所有者，应用是资源的使用者，系统是资源管理者。 现实生活中， 应用和系统各自有一个实例， 用户有多个实例。 应用和系统之间通过OAuth2协议通信。 用户在通信过程中参与（授权）。

picture 4

把上面时序图对应到一个生活中的场景，业主授权快递公司出入小区送快递：

  1. Client Req Auth：
  • 顺丰快递员打电话给业主，有你的快递，得送进去，给办个出入证吧
  1. Resource Owner Grant Auth：
  • 业主联系小区物业， 我是业主，这是我的证明，我允许顺丰最近两天可以进小区物业给我送快递
  • 小区物业告诉业主，OK，你让顺丰联系我拿临时出入证，就说3号楼201房间，授权码：核酸检测利国利民
  1. Client Sends Auth Grant
  • 快递公司联系小区物业说，我是顺丰，这是我的证明，需要给3号楼201房间送快递，业主的授权码是核酸检测利国利民
  1. Auth Server Sends Access Token
  • 小区物业说好，授权码没问题，这个是临时出入证，两天有效。
  1. Clients Sends Access Token
  • 快递员用临时出入证开小区大门
  1. Protected Resoure sends resource
  • 快递员进入小区

注意：

  • 第二步，业主联系物业时候， 要证明自己的确是业主（用小区app登录）
  • 第三步，顺丰联系物业时候，需要证明自己的确是顺丰（报小区物业预先给顺丰分配的client_secret让物业核对). 物业还要检查3号楼201业主的确允许了（通过查授权码）。

如果快递员直接到小区门卫那里说 “核酸检测利国利民”，是没有作用的。“核酸检测利国利民”承载的信息是3号楼201业主允许顺丰在2天内进小区。 快递员给门卫报这个授权码没用，门卫只认出入证。再说，门卫也不知道快递员是不是顺丰的啊。这个授权码只有在快递公司把它换成临时出入证后才可以进小区。 换临时出入证需要验证顺丰的身份。“核酸检测利国利民”承载的信息是可以公开的，其它人听到了也不会有安全风险，因为其他人没有顺丰在物业处注册得到的client_secret, 没办法用授权码换临时出入证。 临时出入证需要妥善保管，任何人拿着都能进小区了。

OAuth2的过程是当有快递时候，业主授权小区物业给快递公司分配临时出入证，在一定的时间内可以出入小区。在同一时间，会存在很多个不同业主授权的有效临时出入证，但一个业主对一家快递公司，在同一时间只有一个有效临时出入证。 角色间的类比关系如下。

中文术语 时序图中的概念 GitHub授权登录APP场景 业主授权顺丰进小区场景
用户 Resource Owner GitHub用户 业主
应用 Client GitHub OAuth APP 顺丰
系统 Authorization Server GitHub 小区物业
资源 Protected Resource GitHub用户名称，头像 小区内部道路
授权 Authorization Grant code 核酸检测利国利民
令牌 Access Token token 临时出入证

下图出自RFC6750， 实际实现时候，Client是APP， Auth Server/Resource Server在同一个域名后面（GitHub，钉钉，Facebook…)， Resource Owner也是在这个域名下完成授权（Auth Grant）。

C l i e n t ( ( ( ( ( ( A B C D E F ) ) ) ) ) ) - - - - - - - - - - - A - - - u A A - - t u u - - P h t t r o h h A A o r o o c c t i r r c c e z i i e e c a z z s s t t a a s s e i t t d o i i T T n o o o o R n n k k e R e e s e G G n n o q r r u u a a r e n n c s t t e t A u R t e h R s O o S e S o w r e s e u n i r o r r e z v u v c r a e r e e t r c r i e o n

为讨论方便， 以下将获取用户授权简称为“获取code”， 将获取访问令牌（Access Token）简称为“获取Token”。

接下来分别使用GitHub和钉钉作为OAuth服务器，来解析获取code，获取token以及读取用户信息过程中的消息格式。全程不需要写代码，需要用浏览器和REST Client（POSTMAN， CURL或者Vscode的插件都可以）。

OAUTH 客户端有两种：

  1. public：客户端本身没有能力保存密钥信息，比如桌面软件，手机App，单页面程序(SPA）。
  2. confidential ： 通过code换取access_token这一步是在后端的api完成。一般用client_secret保护。 我们主要讨论confidential类客户端。

2. GitHub OAuth交互解析

以下四个步骤，示例了：

  1. 在GitHub建立了一个新的OAuth应用，
  2. 通过GitHub提供的API获取授权吗，
  3. 通过GitHub提供的API获取token，
  4. 通过GitHub提供的API获取授权用户的数据。

记录了每一步的关键输入输出参数。

2.1. 创建OAuth APP

登录GitHub后，在开发选项中建立一个新的OAuth APP，为测试方便，我将Redirect URL设置成了 https://www.baidu.com/. 得到的新APP配置信息是：

c c l l i i e e n n t t _ _ i s d e c : r e 7 t e : c e 5 5 9 c 2 c f 7 6 8 f e 0 4 f f 1 d 9 d e 3 2 2 1 6 c 0 d a 7 e 0 6 d 6 b f 4 c 4 d c f 6 f e 9 a 0 a d 0 9 9 c

2.2. 获取code

在浏览器发起：

h t t p s : / / g i t h u b . c o m / l o g i n / o a u t h / a u t h o r i z e ? c l i e n t _ i d = 7 e c e 5 c c 7 8 e 4 f d d 3 2 6 0 a e & r e d i r e c t _ u r i = h t t p s : / / w w w . b a i d u . c o m /

出现： picture 3

选择授权后，在回调中可以看到Code

h t t p s : / / w w w . b a i d u . c o m / ? c o d e = 8 7 1 f 7 4 a 9 d 1 2 9 e f 1 9 8 b 4 3

2.3. 获取token

p o s t h t t p s : / / g i t h u b . c o m / l o g i n / o a u t h / a c c e s s _ t o k e n ? c l i e n t _ i d = 7 e c e 5 c c 7 8 e 4 f d d 3 2 6 0 a e & c l i e n t _ s e c r e t = 5 9 2 f 6 f 0 f 1 9 e 2 1 c d 7 0 6 d 6 b f 4 c 4 d c f 6 f e 9 a 0 a d 0 9 9 c & c o d e = 8 7 1 f 7 4 a 9 d 1 2 9 e f 1 9 8 b 4 3

上面请求有三个参数：

  • client_id : 在GitHub创建应用得到的
  • client_secret : 在GitHub创建应用得到的
  • code : 上一步Authorization得到的

得到响应中：

a c c e s s _ t o k e n = g h o _ Q V E s K 2 p l K h 6 T 6 0 A 4 h M E D J d d E n R 2 y 4 D 3 7 s C P x & s c o p e = & t o k e n _ t y p e = b e a r e r

这时候登录GitHub在创建的应用配置界面，能够看到该应用已经有一个用户了。 并且我可以Revoke All user tokens。

2.4. 读取用户信息

g a A e c u t c t e h h p o t t r t : i p z s ' a : a t / p i / p o a l n p i : i c . a t g t o i i k t o e h n n u / b j g . s h c o o o n _ m ' Q V u E s s e K r 2 p l K h 6 T 6 0 A 4 h M E D J d d E n R 2 y 4 D 3 7 s C P x

得到响应中

{
  "login": "xu4wang",
  "id": 311397,
  "node_id": "MDQ6VXNlcjMxMTM5Nw==",
  "avatar_url": "https://avatars.githubusercontent.com/u/311397?v=4",
  "gravatar_id": "",
  "url": "https://api.github.com/users/xu4wang",
  "html_url": "https://github.com/xu4wang",
  "followers_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/followers",
  "following_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/following{/other_user}",
  "gists_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/gists{/gist_id}",
  "starred_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/starred{/owner}{/repo}",
  "subscriptions_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/subscriptions",
  "organizations_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/orgs",
  "repos_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/repos",
  "events_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/events{/privacy}",
  "received_events_url": "https://api.github.com/users/xu4wang/received_events",
  "type": "User",
  "site_admin": false,
  "name": "Austin",
  "company": null,
  "blog": "https://awis.me",
  "location": "Shenzhen, China",
  "email": "[email protected]",
  "hireable": null,
  "bio": "Working @ Bangkok , Beijing and Shenzhen",
  "twitter_username": null,
  "public_repos": 26,
  "public_gists": 1,
  "followers": 10,
  "following": 17,
  "created_at": "2010-06-22T05:35:32Z",
  "updated_at": "2022-02-25T18:51:48Z"
}

从实现的安全性角度考虑，申请Token可以在后台和GitHub之间。 这样最终得到的Token不会在前端出现。

  • Authorization Request 在浏览器和GitHub之间进行，得到Access Code（授权码）是GitHub Redirect过来的，浏览器会拿到。
  • 可以将Client Secret只在后台保存，所以前端即便得到Access Code，也没办法自己调用API来从GitHub得到Token。

前端用client id请求到了该应用可以用的access code, 后端再用client secret和access code一起申请token。 通过两步申请的设计，即满足了必须用前端做用户授权的需求，又做到了token不暴露给前端，增强了安全性。

3. 钉钉 OAuth交互解析

在钉钉上，除了需要配置OAuth应用，增加两个读取个人信息的权限外，其它流程和GitHub类似。

3.1. 创建OAuth APP

在钉钉开发者中心，创建H5企业内部应用。并且授权它有读取个人手机号，个人通讯录信息的权限。

3.2. 获取code

h r 得 h t e 到 t t d t p i p s r s : e : / c / / t / l _ w o u w g r w i i . n = b . h a d t i i t d n p u g s . t % c a 3 o l A m k % / . 2 ? c F a o % u m 2 t / F h o w C a w o u w d t . e h b = 2 a 6 / i b a d 4 u u 2 t . 7 h c e ? o 8 m b % f 2 a F b & 8 r 3 e e s 9 p 3 o b n e s d e d _ 1 t 3 y f p 1 e 6 = a c 4 o 3 d 0 e 7 & 0 c 2 l i e n t _ i d = d i n g y o u r c l i e n t i d & s c o p e = o p e n i d & p r o m p t = c o n s e n t

钉钉在获取code时候，可以有一个corpId参数，用来指定是那个组织的用户。

3.3. 获取token

POST https://api.dingtalk.com/v1.0/oauth2/userAccessToken 
Content-Type:application/json

{
  "clientId" : "ding your id",
  "clientSecret" : "your secret",
  "code" : "6b427e8bfab83e93bedd13f16a430702",
  "grantType" : "authorization_code"
}

得到：

{
  "expireIn": 7200,
  "accessToken": "a8f4e3215a703ce9a7164e91dbab53c0",
  "refreshToken": "b13e5a61b421342d95d86c9e64c275c6"
}

3.4. 读取用户信息

GET https://api.dingtalk.com/v1.0/contact/users/me 
x-acs-dingtalk-access-token:a8f4e3215a703ce9a7164e91dbab53c0
Content-Type:application/json

得到：

{
  "nick": "AWIS ME",
  "unionId": "D578iS5hxxxx",
  "avatarUrl": "https://static-legacy.dingtalk.com/media/lADPGT5i9m5ZyXDNA4LNAtA_720.jpg",
  "openId": "WySPOpXqxE",
  "mobile": "1350xxxxxxxx",
  "stateCode": "86",
  "email": "[email protected]"
}

3.5. 关于和标准的兼容性

钉钉的OAuth 2实现中， 其很多参数名称和RFC6749中的定义不一致。 例如code在钉钉中叫做authCode，client_id在钉钉中叫做clientId，grant_type被重命名为grantType，… 和标准不兼容会导致通用的OAuth库（例如openid-client）无法直接和钉钉互通。这种不兼容的协议设计导致软件无法重用，社会资源浪费，应该被鄙视。

4. PKCE

OAuth 2.0 public clients utilizing the Authorization Code Grant are susceptible to the authorization code interception attack. This specification describes the attack as well as a technique to mitigate against the threat through the use of Proof Key for Code Exchange (PKCE, pronounced “pixy”).

PKCE 是OAUTH2的一个扩展， 其本意是解决public client（例如浏览器或者app应用）的安全性问题。 但后来对于我们上面描述的confidential类客户端也推荐使用。

其基本原理是在第一步获取code时候, 额外多传给auth server两个参数：

  1. code challenge
  2. code challenge method
P c & & & & & & r l r s r s c c o i e c e t o o v e d o s a d d i n i p p t e e d t r e o e _ _ e _ e = n = c c r i c { s { h h d t S e r a a + = _ c _ a l l { u o t n l l c r p y d e e o l i e p o n n a i = } e m g g u e { = e e t n C c l = _ h t a o o { m / _ l d n c e r i l e g o t e d b d h d } a s e o i c t d r k r c = e i h S c U n a H t R g l A ? L } l 2 } e 5 n 6 g e }

其中，

c o d e c h a l l e n g e = c o d e _ c h a l l e n g e _ m e t h o d ( c o d e v e r i f i e r )

而code verifier是一个随机串。

服务器在收到请求后，会保存 code challenge和 code_challenge_method， 然后发放code。

接下来， 用code换取token时候， 客户端把 code verifier 和code一起给服务器。 这样服务器就可以验证换取token的这个客户端和最初申请code的客户端是不是一个。

这样，就算恶意程序拦截到了授权码code，但是没有code_verifier，也是不能获取访问令牌的。

PKCE也可以用在机密（confidential）的客户端，那就是client_secret + code_verifier双重密钥了。

如果OAUTH2只有client_secret而没有PKCE，也存在用户身份被冒名顶替的风险。

攻击的原理是第三方使用浏览器插件，获取到code之后，让受害者的OAuth流程失败， 同时用盗窃的code来顶替受害者登录。 如果有了PKCE，受害者浏览器有code_verifier， code_verifier不会和code同时失窃（在获取token之前不会在网络上传输）， 所以攻击者拿到code也无法直接通过API服务器来冒充受害者。

5. 参考