OAuth 2.0 的一个简单解释及四种方式及GitHub OAuth 示例教程

OAuth 2.0 是目前最流行的授权机制,用来授权第三方应用,获取用户数据。

这个标准比较抽象,使用了很多术语,初学者不容易理解。其实说起来并不复杂,下面我就通过一个简单的类比,帮助大家轻松理解,OAuth 2.0 到底是什么。

一、快递员问题

我住在一个大型的居民小区。

小区有门禁系统。

进入的时候需要输入密码。

我经常网购和外卖,每天都有快递员来送货。我必须找到一个办法,让快递员通过门禁系统,进入小区。

如果我把自己的密码,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?

二、授权机制的设计

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。

三、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。

四、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 2.0 对于如何颁发令牌的细节,规定得非常详细。具体来说,一共分成四种授权类型(authorization grant),即四种颁发令牌的方式,适用于不同的互联网场景。下一篇文章,我就来介绍这四种类型,并给出代码实例。

上一篇文章介绍了 OAuth 2.0 是一种授权机制,主要用来颁发令牌(token)。本文接着介绍颁发令牌的实务操作。

下面我假定,你已经理解了 OAuth 2.0 的含义和设计思想,否则请先阅读这个系列的上一篇文章

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RFC 6749

OAuth 2.0 的标准是 RFC 6749 文件。该文件先解释了 OAuth 是什么。

OAuth 引入了一个授权层,用来分离两种不同的角色:客户端和资源所有者。......资源所有者同意以后,资源服务器可以向客户端颁发令牌。客户端通过令牌,去请求数据。

这段话的意思就是,OAuth 的核心就是向第三方应用颁发令牌。然后,RFC 6749 接着写道:

(由于互联网有多种场景,)本标准定义了获得令牌的四种授权方式(authorization grant )。

也就是说,OAuth 2.0 规定了四种获得令牌的流程。你可以选择最适合自己的那一种,向第三方应用颁发令牌。下面就是这四种授权方式。

  • 授权码(authorization-code)
  • 隐藏式(implicit)
  • 密码式(password):
  • 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。

第一种授权方式:授权码

授权码(authorization code)方式,指的是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,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,A 网站在后端拿到了。

第二种方式:隐藏式

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。

这种方式把令牌直接传给前端,是很不安全的。因此,只能用于一些安全要求不高的场景,并且令牌的有效期必须非常短,通常就是会话期间(session)有效,浏览器关掉,令牌就失效了。

第三种方式:密码式

如果你高度信任某个应用,RFC 6749 也允许用户把用户名和密码,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)。

第一步,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",usernamepassword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。

这种方式需要用户给出自己的用户名/密码,显然风险很大,因此只适用于其他授权方式都无法采用的情况,而且必须是用户高度信任的应用。

第四种方式:凭证式

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_idclient_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。

写到这里,颁发令牌的四种方式就介绍完了。下一篇文章会编写一个真实的 Demo,演示如何通过 OAuth 2.0 向 GitHub 的 API 申请令牌,然后再用令牌获取数据。

(正文完)

这组 OAuth 系列教程,第一篇介绍了基本概念,第二篇介绍了获取令牌的四种方式,今天演示一个实例,如何通过 OAuth 获取 API 数据。

很多网站登录时,允许使用第三方网站的身份,这称为"第三方登录"。

下面就以 GitHub 为例,写一个最简单的应用,演示第三方登录。

一、第三方登录的原理

所谓第三方登录,实质就是 OAuth 授权。用户想要登录 A 网站,A 网站让用户提供第三方网站的数据,证明自己的身份。获取第三方网站的身份数据,就需要 OAuth 授权。

举例来说,A 网站允许 GitHub 登录,背后就是下面的流程。

  1. A 网站让用户跳转到 GitHub。
  2. GitHub 要求用户登录,然后询问"A 网站要求获得 xx 权限,你是否同意?"
  3. 用户同意,GitHub 就会重定向回 A 网站,同时发回一个授权码。
  4. A 网站使用授权码,向 GitHub 请求令牌。
  5. GitHub 返回令牌.
  6. A 网站使用令牌,向 GitHub 请求用户数据。

下面就是这个流程的代码实现。

二、应用登记

一个应用要求 OAuth 授权,必须先到对方网站登记,让对方知道是谁在请求。

所以,你要先去 GitHub 登记一下。当然,我已经登记过了,你使用我的登记信息也可以,但为了完整走一遍流程,还是建议大家自己登记。这是免费的。

访问这个网址,填写登记表。

应用的名称随便填,主页 URL 填写http://localhost:8080,跳转网址填写 http://localhost:8080/oauth/redirect

提交表单以后,GitHub 应该会返回客户端 ID(client ID)和客户端密钥(client secret),这就是应用的身份识别码。

三、示例仓库

我写了一个代码仓库,请将它克隆到本地。


$ git clone 

.com:ruanyf/node-oauth-demo.git
$ cd node-oauth-demo

两个配置项要改一下,写入上一步的身份识别码。

然后,安装依赖。


$ npm install

启动服务。


$ node index.js

浏览器访问http://localhost:8080,就可以看到这个示例了。

四、浏览器跳转 GitHub

示例的首页很简单,就是一个链接,让用户跳转到 GitHub。

跳转的 URL 如下。


https://github.com/login/oauth/authorize

?
  client_id=7e015d8ce32370079895&
  redirect_uri=

http://localhost

:8080/oauth/redirect

这个 URL 指向 GitHub 的 OAuth 授权网址,带有两个参数:client_id告诉 GitHub 谁在请求,redirect_uri是稍后跳转回来的网址。

用户点击到了 GitHub,GitHub 会要求用户登录,确保是本人在操作。

五、授权码

登录后,GitHub 询问用户,该应用正在请求数据,你是否同意授权。

用户同意授权, GitHub 就会跳转到redirect_uri指定的跳转网址,并且带上授权码,跳转回来的 URL 就是下面的样子。


http://localhost

:8080/oauth/redirect?
  code=859310e7cecc9196f4af

后端收到这个请求以后,就拿到了授权码(code参数)。

六、后端实现

示例的后端采用 Koa 框架编写,具体语法请看教程

这里的关键是针对/oauth/redirect的请求,编写一个路由,完成 OAuth 认证。


const oauth = async ctx => {
  // ...
};

app.use(route.get('/oauth/redirect', oauth));

上面代码中,oauth函数就是路由的处理函数。下面的代码都写在这个函数里面。

路由函数的第一件事,是从 URL 取出授权码。


const requestToken = ctx.request.query.code;

七、令牌

后端使用这个授权码,向 GitHub 请求令牌。


const tokenResponse = await axios({
  method: 'post',
  url: 'https://github.com/login/oauth/access_token?' +
    `client_id=${clientID}&` +
    `client_secret=${clientSecret}&` +
    `code=${requestToken}`,
  headers: {
    accept: 'application/json'
  }
});

上面代码中,GitHub 的令牌接口https://github.com/login/oauth/access_token需要提供三个参数。

  • client_id:客户端的 ID
  • client_secret:客户端的密钥
  • code:授权码

作为回应,GitHub 会返回一段 JSON 数据,里面包含了令牌accessToken


const accessToken = tokenResponse.data.access_token;

八、API 数据

有了令牌以后,就可以向 API 请求数据了。


const result = await axios({
  method: 'get',
  url: `https://api.github.com/user`,
  headers: {
    accept: 'application/json',
    Authorization: `token ${accessToken}`
  }
});

上面代码中,GitHub API 的地址是https://api.github.com/user,请求的时候必须在 HTTP 头信息里面带上令牌Authorization: token 361507da

然后,就可以拿到用户数据,得到用户的身份。


const name = result.data.name;
ctx.response.redirect(`/welcome.html?name=${name}`);

(完)

OAuth 2.0 的一个简单解释及四种方式及GitHub OAuth 示例教程
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