基于HTTP 协议认证介绍与实现

##导言##
一直对http 的头认证有兴趣,就是路由器的那种弹出对话框输入账号密码怎么实现一直不明白,最近,翻了一下http 协议,发现这是一个RFC 2617的实现,所以写篇文章介绍一下吧.

###Http基本认证###
这是一个用于web浏览器或其他客户端在请求时提供用户名和密码的登录认证,要实现这个认证很简单:

我们先来看下协议里面怎么定义这个认证的.

  1. 编码: 将用户名 追加一个 冒号(‘:’)接上密码,把得出的结果字符串在用Base64算法编码.

  2. 请求头: Authorization: 认证类型 编码字符串

来看一下客户端如何发起请求
例如,有一个用户名为:tom, 密码为:123456 怎么认证呢?

步骤如下

  1. 编码

    Base64(‘tom:123456’) == dG9tOjEyMzQ1Ng==;

  2. 把编码结果放到请求头当中

    Authorization: Basic dG9tOjEyMzQ1Ng==

请求样例
客户端

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GET / HTTP/1.1
Host: localhost
Authorization: Basic dG9tOjEyMzQ1Ng

服务端应答

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HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 53

如果没有认证信息

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HTTP/1.1 401 Authorization Required
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
WWW-Authenticate: Basic realm="Users"

验证失败的时候,响应头加上WWW-Authenticate: Basic realm=”请求域”.

这种http 基本实现,几乎目前所有浏览器都支持.不过,大家可以发现,直接把用户名和密码只是进行一次base64 编码实际上是很不安全的,因为对base64进行反编码十分容易,所以这种验证虽然简便,但是很少会在公开访问的互联网使用,一般多用在小的私有系统,例如,你们家里头的路由器,多用这种认证方式.

###Http 摘要认证###
这个认证可以看做是基本认证的增强版本,使用随机数+密码进行md5,防止通过直接的分析密码MD5防止破解.
摘要访问认证最初由 RFC 2069 (HTTP的一个扩展:摘要访问认证)中被定义
加密步骤:

后来发现,就算这样还是不安全(md5 可以用彩虹表进行攻击),所以在RFC 2617入了一系列安全增强的选项;“保护质量”(qop)、随机数计数器由客户端增加、以及客户生成的随机数。这些增强为了防止如选择明文攻击的密码分析。

  1. 如果 qop 值为“auth”或未指定,那么 HA2 为

  2. 如果 qop 值为“auth-int”,那么 HA2 为

  3. 如果 qop 值为“auth”或“auth-int”,那么如下计算 response:

  4. 如果 qop 未指定,那么如下计算 response:

好了,知道加密步骤,下面我们用文字来描述一下;

最后,我们的response 由三步计算所得.

  1. 对用户名、认证域(realm)以及密码的合并值计算 MD5 哈希值,结果称为 HA1。

    HA1 = MD5( “tom:Hi!:123456” )

    = d8ae91c6c50fabdac442ef8d6a68ae8c
    
  2. 对HTTP方法以及URI的摘要的合并值计算 MD5 哈希值,例如,”GET” 和 “/index.html”,结果称为 HA2。

    HA2 = MD5( “GET:/“ ) = 71998c64aea37ae77020c49c00f73fa8

  3. 最后生成的响应码

    Response = MD5(“d8ae91c6c50fabdac442ef8d6a68ae8c:L4qfzASytyQJAC2B1Lvy2llPpj9R8Jd3:00000001:c2dc5b32ad69187a
    :auth:71998c64aea37ae77020c49c00f73fa8”) = 2f22e6d56dabb168702b8bb2d4e72453;

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),为了防止攻击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.

请求样例(服务端 qop 设置为”auth”)

客户端 无认证

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GET / HTTP/1.1
Host: localhost

服务器响应(qop 为 ‘auth’)

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HTTP/1.1 401 Authorization Required
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
WWW-Authenticate: Digest realm="Hi!", nonce="HSfb5dy15hKejXAbZ2VXjVbgNC8sC1Gq", qop="auth"

客户端请求(用户名: “tom”, 密码 “123456”)

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GET / HTTP/1.1
Host: localhost
Authorization: Digest username="tom",
realm="Hi!",
nonce="L4qfzASytyQJAC2B1Lvy2llPpj9R8Jd3",
uri="/",
qop=auth,
nc=00000001,
cnonce="c2dc5b32ad69187a", response="2f22e6d56dabb168702b8bb2d4e72453"

服务端应答

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4
HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 53

注意qop 设置的时候慎用:auth-int,因为一些常用浏览器和服务端并没有实现这个协议.