Oauth协议介绍与安全隐患

web安全 2017-12-02

OAuth 是一个开放标准,允许用户让第三方应用访问该用户在某一网站上存储的私密的资源(如照片,视频,联系人列表),而无需将用户名和密码提供给第三方应用。目前,OAuth 的最新版本为 2.0

OAuth 2.0 的规范可以参考 : RFC 6749(https://tools.ietf.org/html/rfc6749

涉及的关键词解释

(1)Third-party application:第三方应用程序,本文中又称"客户端"(client)。

(2)HTTP service:HTTP服务提供商,简称"服务提供商"。

(3)Resource Owner:资源所有者,又称"用户"(user)。

(4)User Agent:用户代理,就是指浏览器

(5)Authorization server:认证服务器,即服务提供商专门用来处理认证的服务器。

(6)Resource server:资源服务器,即服务提供商存放用户生成的资源的服务器。它与认证服务器,可以是同一台服务器,也可以是不同的服务器。

Oauth思路

OAuth在"客户端"与"服务提供商"之间,设置了一个授权层(authorization layer)。"客户端"不能直接登录"服务提供商",只能登录授权层,以此将用户与客户端区分开来。"客户端"登录授权层所用的令牌(token),与用户的密码不同。用户可以在登录的时候,指定授权层令牌的权限范围和有效期。
"客户端"登录授权层以后,"服务提供商"根据令牌的权限范围和有效期,向"客户端"开放用户储存的资料。

图解Oauth协议

OAuth 2.0的运行流程如下图,摘自RFC 6749。

1.jpg

对上图的解释:

(A)用户打开客户端以后,客户端要求用户给予授权。

(B)用户同意给予客户端授权。

(C)客户端使用上一步获得的授权,向认证服务器申请令牌。

(D)认证服务器对客户端进行认证以后,确认无误,同意发放令牌。

(E)客户端使用令牌,向资源服务器申请获取资源。

(F)资源服务器确认令牌无误,同意向客户端开放资源。

不难看出来,上面六个步骤之中,B是关键,即用户怎样才能给于客户端授权。有了这个授权以后,客户端就可以获取令牌,进而凭令牌获取资源。

客户端的授权模式

客户端必须得到用户的授权(authorization grant),才能获得令牌(access token)。OAuth 2.0定义了四种授权方式。

  • 授权码模式(authorization code)
  • 简化模式(implicit)
  • 密码模式(resource owner password credentials)
  • 客户端模式(client credentials)

授权码模式

授权码模式(authorization code)是功能最完整、流程最严密的授权模式。它的特点就是通过客户端的后台服务器,与"服务提供商"的认证服务器进行互动。

2.png

步骤解释:

(A)用户访问客户端,后者将前者导向认证服务器。

(B)用户选择是否给予客户端授权。

(C)假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端事先指定的"重定向URI"(redirection URI),同时附上一个授权码。

(D)客户端收到授权码,附上早先的"重定向URI",向认证服务器申请令牌。这一步是在客户端的后台的服务器上完成的,对用户不可见。

(E)认证服务器核对了授权码和重定向URI,确认无误后,向客户端发送访问令牌(access token)和更新令牌(refresh token)。

上面这些步骤所需要的参数

A步骤中,客户端申请认证的URI,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,必选项,此处的值固定为"code"
  • client_id:表示客户端的ID,必选项
  • redirect_uri:表示重定向URI,可选项
  • scope:表示申请的权限范围,可选项
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

例子:

GET /authorize?response_type=code&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz
                    &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1
Host: server.example.com

C步骤中,服务器回应客户端的URI,包含以下参数:

  • code:表示授权码,必选项。该码的有效期应该很短,通常设为10分钟,客户端只能使用该码一次,否则会被授权服务器拒绝。该码与客户端ID和重定向URI,是一一对应关系。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

例子:

HTTP/1.1 302 Found
Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&state=xyz

D步骤中,客户端向认证服务器申请令牌的HTTP请求,包含以下参数:

  • grant_type:表示使用的授权模式,必选项,此处的值固定为"authorization_code"。
  • code:表示上一步获得的授权码,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向URI,必选项,且必须与A步骤中的该参数值保持一致。
  • client_id:表示客户端ID,必选项。

例子:

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=authorization_code&code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&
                redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb

E步骤中,认证服务器发送的HTTP回复,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项,可以是bearer类型或mac类型。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • refresh_token:表示更新令牌,用来获取下一次的访问令牌,可选项。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。

例子:

 HTTP/1.1 200 OK
     Content-Type: application/json;charset=UTF-8
     Cache-Control: no-store
     Pragma: no-cache

     {
       "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
       "token_type":"example",
       "expires_in":3600,
       "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",
       "example_parameter":"example_value"
     }

从上面代码可以看到,相关参数使用JSON格式发送(Content-Type: application/json)。此外,HTTP头信息中明确指定不得缓存。

简化模式

简化模式(implicit grant type)不通过第三方应用程序的服务器,直接在浏览器中向认证服务器申请令牌,跳过了"授权码"这个步骤,因此得名。所有步骤在浏览器中完成,令牌对访问者是可见的,且客户端不需要认证。

3.jpg

步骤解释:

(A)客户端将用户导向认证服务器。

(B)用户决定是否给于客户端授权。

(C)假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端指定的"重定向URI",并在URI的Hash部分包含了访问令牌。

(D)浏览器向资源服务器发出请求,其中不包括上一步收到的Hash值。

(E)资源服务器返回一个网页,其中包含的代码可以获取Hash值中的令牌。

(F)浏览器执行上一步获得的脚本,提取出令牌。

(G)浏览器将令牌发给客户端。

上面这些步骤所需要的参数

A步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,此处的值固定为"token",必选项。
  • client_id:表示客户端的ID,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向的URI,可选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

例子:

GET /authorize?response_type=token&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz
            &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1
Host: server.example.com

C步骤中,认证服务器回应客户端的URI,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

例子:

HTTP/1.1 302 Found
Location: http://example.com/cb#access_token=2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA
            &state=xyz&token_type=example&expires_in=3600

在上面的例子中,认证服务器用HTTP头信息的Location栏,指定浏览器重定向的网址。注意,在这个网址的Hash部分包含了令牌。
根据上面的D步骤,下一步浏览器会访问Location指定的网址,但是Hash部分不会发送。接下来的E步骤,服务提供商的资源服务器发送过来的代码,会提取出Hash中的令牌。

密码模式

密码模式(Resource Owner Password Credentials Grant)中,用户向客户端提供自己的用户名和密码。客户端使用这些信息,向"服务商提供商"索要授权。
在这种模式中,用户必须把自己的密码给客户端,但是客户端不得储存密码。这通常用在用户对客户端高度信任的情况下,比如客户端是操作系统的一部分,或者由一个著名公司出品。而认证服务器只有在其他授权模式无法执行的情况下,才能考虑使用这种模式。

mode3.png

步骤解释:

(A)用户向客户端提供用户名和密码。

(B)客户端将用户名和密码发给认证服务器,向后者请求令牌。

(C)认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。

上面这些步骤所需要的参数

B步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • grant_type:表示授权类型,此处的值固定为"password",必选项。
  • username:表示用户名,必选项。
  • password:表示用户的密码,必选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。

例子:

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=password&username=johndoe&password=A3ddj3w

C步骤中,认证服务器向客户端发送访问令牌,下面是一个例子。

例子:


     HTTP/1.1 200 OK
     Content-Type: application/json;charset=UTF-8
     Cache-Control: no-store
     Pragma: no-cache

     {
       "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
       "token_type":"example",
       "expires_in":3600,
       "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",
       "example_parameter":"example_value"
     }

上面代码中,各个参数的含义参见《授权码模式》一节。
整个过程中,客户端不得保存用户的密码。

客户端模式

客户端模式(Client Credentials Grant)指客户端以自己的名义,而不是以用户的名义,向"服务提供商"进行认证。严格地说,客户端模式并不属于OAuth框架所要解决的问题。在这种模式中,用户直接向客户端注册,客户端以自己的名义要求"服务提供商"提供服务,其实不存在授权问题。

mode4.png

步骤:

(A)客户端向认证服务器进行身份认证,并要求一个访问令牌。

(B)认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。

上面这些步骤所需要的参数

A步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • granttype:表示授权类型,此处的值固定为"clientcredentials",必选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。

例子:

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=client_credentials

认证服务器必须以某种方式,验证客户端身份。
B步骤中,认证服务器向客户端发送访问令牌,下面是一个例子。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=UTF-8
Cache-Control: no-store
Pragma: no-cache
{
   "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
   "token_type":"example",
   "expires_in":3600,
   "example_parameter":"example_value"
}

上面代码中,各个参数的含义参见《授权码模式》一节。

更新令牌

如果用户访问的时候,客户端的"访问令牌"已经过期,则需要使用"更新令牌"申请一个新的访问令牌。
客户端发出更新令牌的HTTP请求,包含以下参数:

  • granttype:表示使用的授权模式,此处的值固定为"refreshtoken",必选项。
  • refresh_token:表示早前收到的更新令牌,必选项。
  • scope:表示申请的授权范围,不可以超出上一次申请的范围,如果省略该参数,则表示与上一次一致。
    下面是一个例子。
POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=refresh_token&refresh_token=tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA

以上内容来自:http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/05/oauth_2_0.html


下面是关于Oauth协议的安全:

通过redirect_uri抓取OAuth令牌

重定向到受控域以获取访问令牌

https://www.example.com/signin/authorize?[...]
            &redirect_uri=https://demo.example.com/loginsuccessful
https://www.example.com/signin/authorize?[...]
            &redirect_uri=https://localhost.evil.com

重定向到接受的打开URL以获取访问令牌

https://www.example.com/oauth20_authorize.srf?[...]
            &redirect_uri=https://accounts.google.com/BackToAuthSubTarget?next=https://evil.com
https://www.example.com/oauth2/authorize?[...]
            &redirect_uri=https%3A%2F%2Fapps.facebook.com%2Fattacker%2F

绕过redirect_uri上的过滤器

https://www.example.com/admin/oauth/authorize?[...]
            &scope=a&redirect_uri=https://evil.com

修改scope的值为无效的值来绕过redirect_uri上的过滤器

通过redirect_uri执行XSS

https://example.com/oauth/v1/authorize?[...]
            &redirect_uri=data%3Atext%2Fhtml%2Ca
            &state=<script>alert('XSS')</script>

CSRF

如果客户端没有部署 state这个参数来防止CSRF攻击,那么我们就可以通过CSRF轻易地把我们提供的账号和受害者的账号绑定。

劫持token

oauth_callback参数没有进行校验,可以构造一个页面来恶意劫持oauth_token

OAuth私钥泄漏

1 一些Android / iOS应用程序可以反编译,OAuth私钥可以被访问。

2 一些在某些代码共享平台泄漏,如github等。

3 一些做中继的平台,token容易在跳转链接中泄露。

授权代码规则违规

客户端不得不多次使用授权码。

如果多次使用授权码,则授权服务器必须拒绝该请求

并且应该撤销(可能时)根据该授权码先前发布的所有令牌。

重放攻击

code经过get传输的时候会存在于log文件中,平台应该在使用或者过期之后删除它们。

防御措施

1 在把用户的数据提交给提供者网站的时候,附带一个随机数,在连接返回时,沿着这个随机数是否改变。

2 确认每一条绑定社交用户的链接都拥有合法的csrf_token,最好使用post代替get。

3 可变的redirect_uri的确会产生风险,如果你非要用它,在access_token创建的时候验证它是否被篡改。

4 在app setting中建立redirect_uri白名单。

5 在接受用户提交的access_token之前,检查他是否符合client_id。

6 采用与用户session identifier 相关的state参数(采用hash或者其他方法将session identifier 盲化), 并将参数放在OAuth 2.0的请求中,对于OAuth 2.0 response, 严格检查 state value的值是否相等。

7 对oauth_callback参数进行有效性校验。

总结

本文主要介绍了Oauth2.0的原理以及历史上存在的安全问题以及大神建议的修复方法,内容基本来自互联网,本人并没有测试并深入研究过,供大家参考。


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