《图解HTTP》第八章个人学习

第八章 确认访问用户身份的认证
8.1 何为认证
8.2 BASIC认证
8.3 DIGEST认证
8.4 SSL客户端认证
8.5 基于表单认证

8.1 何为认证

计算机认证使用者的身份，需要核对的信息通常用

• 密码：只有使用者本人知道的字符串
• 动态令牌：仅限于本人持有的设备内先实的一次性密码
• 数字证书：仅限于本人（终端）持有的信息。
• 生物认证：指纹和虹膜等生理信息
• IC卡等：仅限本人持有的信息

只要能通过用户验证，那么计算机就会默认是出自本人的行为。因此，掌控机密信息的密码绝不能让他人得到，更不能轻易地就被破解出来。HTTP/1.1 使用的认证方式

• BASIC 认证（基本认证）
• DIGEST 认证（摘要认证）
• SSL 客户端认证
• FormBase 认证（基于表单认证）

8.2 BASIC认证

BASIC 认证（基本认证）是从 HTTP/1.0 就定义的认证方式。即便是现在仍有一部分的网站会使用这种认证方式。是 Web 服务器与通信客户端之间进行的认证方式。

BASIC 认证虽然采用 Base64 编码方式，但这不是加密处理。不需要任何附加信息即可对其解码。换言之，由于明文解码后就是用户 ID和密码，在 HTTP 等非加密通信的线路上进行 BASIC 认证的过程中，如果被人窃听，被盗的可能性极高。
另外，除此之外想再进行一次 BASIC 认证时，一般的浏览器却无法实现认证注销操作，这也是问题之一。BASIC 认证使用上不够便捷灵活，且达不到多数 Web 网站期望的安全性等级，因此它并不常用。

BASIC认证的认证步骤

• 步骤 1： 当请求的资源需要 BASIC 认证时，服务器会随状态码 401 Authorization Required，返回带 WWW-Authenticate 首部字段的响应。该字段内包含认证的方式（BASIC） 及 Request-URI 安全域字符串（realm）。
• 步骤 2： 接收到状态码 401 的客户端为了通过 BASIC 认证，需要将用户 ID 及密码发送给服务器。发送的字符串内容是由用户ID 和密码 构成，两者中间以冒号（:）连接后，再经过 Base64 编码处理。
• 步骤 3： 接收到包含首部字段 Authorization 请求的服务器，会对认证信息的正确性进行验证。如验证通过，则返回一条包含 Request-URI资源的响应。

8.3 DIGEST认证

为弥补BASIC认证存在的弱点，从HTTP/1.1开始有了DIGEST认证。
DIGEST认证同样使用质询/响应的方式（challenge/response）。
DIGEST 认证提供了高于 BASIC 认证的安全等级，但是和 HTTPS 的客户端认证相比仍旧很弱。DIGEST 认证提供防止密码被窃听的保护机制，但并不存在防止用户伪装的保护机制。
DIGEST 认证和 BASIC 认证一样，使用上不那么便捷灵活，且仍达不到多数 Web 网站对高度安全等级的追求标准。因此它的适用范围也有所受限。

DIGEST认证概要

• 步骤 1： 请求需认证的资源时，服务器会随着状态码 401 Authorization Required，返回带 WWW-Authenticate 首部字段的响应。该字段内包含质问响应方式认证所需的临时质询码（随机数，nonce）。
  首部字段 WWW-Authenticate 内必须包含 realm 和 nonce 这两个字段的信息。客户端就是依靠向服务器回送这两个值进行认证的。nonce 是一种每次随返回的 401 响应生成的任意随机字符串。该字符串通常推荐由 Base64 编码的十六进制数的组成形式，但实际内容依赖服务器的具体实现。

• 步骤 2： 接收到 401 状态码的客户端，返回的响应中包含 DIGEST 认证必须的首部字段 Authorization 信息。首部字段 Authorization 内必须包含 username、realm、nonce、uri 和response 的字段信息。其中，realm 和 nonce 就是之前从服务器接收到的响应中的字段。
  username 是 realm 限定范围内可进行认证的用户名。
  uri（digest-uri）即 Request-URI 的值，但考虑到经代理转发后Request-URI 的值可能被修改，因此事先会复制一份副本保存在 uri内。
  response 也可叫做 Request-Digest，存放经过 MD5 运算后的密码字符串，形成响应码。

8.4 SSL客户端认证

利用SSL客户端验证可以更有效避免用户ID被第三者冒充。
SSL客户端认证借助HTTPS的客户端证书完成认证的方式。凭借客户端证书认证，服务器可确认访问是否来自己登录的客户端。

8.4.1 SSL客户端认证的认证步骤

未达到SSL客户端认证的目的，需要事先将客户端证书分发给客户端，且客户端必须安装此证书。

• 步骤 1： 接收到需要认证资源的请求，服务器会发送 Certificate Request 报文，要求客户端提供客户端证书。
• 步骤 2： 用户选择将发送的客户端证书后，客户端会把客户端证书信息以 Client Certificate 报文方式发送给服务器。
  
• 步骤3：服务器验证客户端证书验证通过后方可领取证书内容客户端的公开密钥，然后开始HTTPS加密通信。

8.4.2 SSL客户端认证采用双因素认证

**在多数情况下，SSL客户端认证不会仅依靠证书完成认证，一般会和基于表单认证（稍后讲解）组合形成一种双因素认证（Two-factor authentication）来使用。**所谓双因素认证就是指，认证过程中不仅需要密码这一个因素，还需要申请认证者提供其他持有信息，从而作为另一个因素，与其组合使用的认证方式。
换言之，第一个认证因素的 SSL客户端证书用来认证客户端计算机，另一个认证因素的密码则用来确定这是用户本人的行为。通过双因素认证后，就可以确认是用户本人正在使用匹配正确的计算机访问服务器。

8.5 基于表单认证

由于使用上的便利性及安全性问题，HTTP 协议标准提供的 BASIC 认证和 DIGEST 认证几乎不怎么使用。另外，SSL客户端认证虽然具有高度的安全等级，但因为导入及维持费用等问题，还尚未普及。

8.5.1 Session管理及Cookie的应用

基于表单认证本身是通过服务器端的 Web 应用，将客户端发送过来的用户 ID 和密码与之前登录过的信息做匹配来进行认证的。

• 步骤1：客户端把用户ID和密码等信息放到报文的实体部分，通常是以POST的方法把请求发送给服务器。
• 步骤2：服务器发送用以识别用户的Session ID。验证从客户端发送来的登入信息，然后把用户的认证状态和Session ID绑定后记录在服务器端。
• 向客户端返回响应。
• 客户端收到从服务器端发送的Session ID后，会将其作为Cookie保存在本地。下次向服务器端发送请求的时候，浏览器自动发送Cookie和Session ID。服务器端通过验证接收到的Session ID识别用户和其认证状态。

8.5.2 加盐

通常，一种安全的保存方法是，先利用给密码加盐（salt）1 的方式增加额外信息，再使用散列（hash）函数计算出散列值后保存。但是我们也经常看到直接保存明文密码的做法，而这样的做法具有导致密码泄露的风险。
salt 其实就是由服务器随机生成的一个字符串，但是要保证长度足够长，并且是真正随机生成的。然后把它和密码字符串相连接（前后都可以）生成散列值。当两个用户使用了同一个密码时，由于随机生成的 salt 值不同，对应的散列值也将是不同的。这样一来，很大程度上减少了密码特征，攻击者也就很难利用自己手中的密码特征库进行破解。——译者注