一、何为认证
计算机本身无法判断坐在显示器前的使用者的身份，为了弄清楚究竟是谁在访问服务器，就得让对方的客户端自报家门。为确保使用者具有访问系统的权限，就需要核对使用者本人才知道的信息，这就是认证。
1、认证信息
核对的信息通常包括以下这些：
① 密码：只有本人才知道的字符串信息；
② 动态令牌：仅限本人持有的设备内显示的一次性密码；
③ 数字证书：仅限本人（终端）持有的信息；
④ 生物认证：指纹和虹膜等本人的生理信息；
⑤ IC卡等：仅限本人持有的信息。
2、认证方式
HTTP/1.1使用的认证方式如下：
① BASIC认证（基本认证）；
② DIGEST认证（摘要认证）；
③ SSL客户端认证；
④ FormBase认证（基于表单认证）。
二、BASIC认证
BASIC认证是从HTTP/1.0开始就定义的认证方式，它是Web服务器与通信客户端之间进行的认证方式。
1、BASIC认证图解
2、BASIC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。 假设用户 ID 为 guest，密码是 guest，连接起来就会形成 guest:guest 这 样的字符串。然后经过 Base64 编码，最后的结果即是 Z3Vlc3Q6Z3Vlc3Q=。把这串字符串写入首部字段 Authorization 后， 发送请求。 当用户代理为浏览器时，用户仅需输入用户 ID 和密码即可，之后， 浏览器会自动完成到 Base64 编码的转换工作。
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。
总结：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。
三、DIGEST认证
为弥补 BASIC 认证存在的弱点，从 HTTP/1.1 起就有了 DIGEST 认 证。 DIGEST 认证同样使用质询 / 响应的方式 （challenge/response），但不会像 BASIC 认证那样直接发送明文密 码。 所谓质询响应方式是指，一开始一方会先发送认证要求给另一方，接 着使用从另一方那接收到的质询码计算生成响应码。最后将响应码返 回给对方进行认证的方式。
因为发送给对方的只是响应摘要及由质询码产生的计算结果，所以比 起 BASIC 认证，密码泄露的可能性就降低了。
1、DIGEST认证图解
2、DIGEST认证步骤
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。
步骤 3： 接收到包含首部字段 Authorization 请求的服务器，会确认认 证信息的正确性。认证通过后则返回包含 Request-URI 资源的响应。 并且这时会在首部字段 Authentication-Info 写入一些认证成功的相关信 息。
总结：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。
四、SSL客户端认证
从使用用户 ID 和密码的认证方式方面来讲，只要二者的内容正确， 即可认证是本人的行为。但如果用户 ID 和密码被盗，就很有可能被 第三者冒充。利用 SSL客户端认证则可以避免该情况的发生。 SSL客户端认证是借由 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 来自已登录的客户端。
1、SSL客户端认证的步骤
为达到 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客户端的公开密钥，然后开始 HTTPS加密通信。
2、SSL客户端采用双因素认证
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。
五、基于表单的认证
基于表单的认证方法并不是在 HTTP 协议中定义的。客户端会向服务器上的 Web 应用程序发送登录信息（Credential），按登录信息的验证结果认证。
1、认证多半为基于表单的认证
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。 比如 SSH 和 FTP 协议，服务器与客户端之间的认证是合乎标准规范 的，并且满足了最基本的功能需求上的安全使用级别，因此这些协议 的认证可以拿来直接使用。但是对于 Web 网站的认证功能，能够满 足其安全使用级别的标准规范并不存在，所以只好使用由 Web 应用 程序各自实现基于表单的认证方式。 不具备共同标准规范的表单认证，在每个 Web 网站上都会有各不相 同的实现方式。如果是全面考虑过安全性能而实现的表单认证，那么 就能够具备高度的安全等级。但在表单认证的实现中存在问题的 Web 网站也是屡见不鲜。
2、Session管理及Coolie的应用
基于表单认证的标准规范尚未有定论，一般会使用 Cookie 来管理 Session（会话）。 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。 但鉴于 HTTP 是无状态协议，之前已认证成功的用户状态无法通过协 议层面保存下来。即无法实现状态管理，因此即使当该用户下一次继续访问，也无法区分他与其他的用户。于是我们会使用 Cookie 来 管理 Session，以弥补 HTTP 协议中不存在的状态管理功能。
⑴ 使用Cookie来管理SessionID的步骤
步骤 1： 客户端把用户 ID 和密码等登录信息放入报文的实体部分， 通常是以 POST 方法把请求发送给服务器。而这时，会使用 HTTPS 通信来进行 HTML表单画面的显示和用户输入数据的发送。
步骤 2： 服务器会发放用以识别用户的 Session ID。通过验证从客户 端发送过来的登录信息进行身份认证，然后把用户的认证状态与 Session ID 绑定后记录在服务器端。 向客户端返回响应时，会在首部字段 Set-Cookie 内写入 Session ID（如 PHPSESSID=028a8c…）。
然而，如果 Session ID 被第三方盗走，对方就可以伪装成你的身份进 行恶意操作了。因此必须防止 Session ID 被盗，或被猜出。为了做到 这点，Session ID 应使用难以推测的字符串，且服务器端也需要进行 有效期的管理，保证其安全性。 另外，为减轻跨站脚本攻击（XSS）造成的损失，建议事先在 Cookie 内加上 httponly 属性。
步骤 3： 客户端接收到从服务器端发来的 Session ID 后，会将其作为 Cookie 保存在本地。下次向服务器发送请求时，浏览器会自动发送 Cookie，所以 Session ID 也随之发送到服务器。服务器端可通过验证 接收到的 Session ID 识别用户和其认证状态。
⑵ 服务器安全保存用户密码的一种做法——加盐
不仅基于表单认证的登录信息及认证过程都无标准化的方法， 服务器端应如何保存用户提交的密码等登录信息等也没有标准化。 通常，一种安全的保存方法是，先利用给密码加盐（salt）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。
① 什么是加盐？
可以在密码中混入一段“随机”的字符串再进行哈希加密，这个被字符串被称作盐值。通过加盐使得同一个密码每次都被加密为完全不同的字符串。为了校验密码是否正确，我们需要储存盐值。通常和密码哈希值一起存放在账户数据库中，或者直接存为哈希字符串的一部分。
盐值并不需要保密，由于随机化了哈希值，查表法、反向查表法和彩虹表都不再有效。攻击者无法确知盐值，于是就不能预先计算出一个查询表或者彩虹表。这样每个用户的密码都混入不同的盐值后再进行哈希，因此反向查表法也变得难以实施。
② 正确的生成盐值
盐值应该使用基于加密的伪随机数生成器（Cryptographically Secure Pseudo-Random Number Generator – CSPRNG）来生成。CSPRNG和普通的随机数生成器有很大不同，如C语言中的rand()函数。物如其名，CSPRNG专门被设计成用于加密，它能提供高度随机和无法预测的随机数。我们显然不希望自己的盐值被猜测到，所以一定要使用CSPRNG。下面的表格列出了当前主流编程语言中的CSPRNG方法：
对于每个用户的每个密码，盐值都应该是独一无二的。每当有新用户注册或者修改密码，都应该使用新的盐值进行加密。并且这个盐值也应该足够长，使得有足够多的盐值以供加密。一个好的标准的是：盐值至少和哈希函数的输出一样长；盐值应该被储存和密码哈希一起储存在账户数据表中。
③ 加盐之后存储密码的步骤
a.使用CSPRNG生成一个长度足够的盐值；
b.将盐值混入密码，并使用标准的加密哈希函数进行加密，如SHA256；
c.把哈希值和盐值一起存入数据库中对应此用户的那条记录。
④ 加盐之后校验密码的步骤
a.从数据库取出用户的密码哈希值和对应盐值；
b.将盐值混入用户输入的密码，并且使用同样的哈希函数进行加密；
c.比较上一步的结果和数据库储存的哈希值是否相同，如果相同那么密码正确，反之密码错误。
⑤ 在客户端加盐还是在服务端加盐？
如果你正在开发一个Web程序，你可能会疑惑到底在哪进行加密。是使用JavaScript在用户的浏览器上操作呢，还是将密码“裸体”传送到服务器再进行加密？
即使浏览器端用JavaScript加密了，你仍然需要在服务端再次进行加密。试想有个网站在浏览器将密码经过哈希后传送到服务器，那么在认证用户的时候，网站收到哈希值和数据库中的值进行比对就可以了。这看起来比只在服务器端加密安全得多，因为至始至终没有将用户的密码明文传输，但实际上不是这样。
问题在于，从客户端来看，经过哈希的密码逻辑上成为用户真正的密码。为了通过服务器认证，用户只需要发送密码的哈希值即可。如果有坏小子获取了这个哈希值，他甚至可以在不知道用户密码的情况通过认证。更进一步，如果他用某种手段入侵了网站的数据库，那么不需要去猜解任何人的密码，就可以随意使用每个人的帐号登录。
这并不是说你不应该在浏览器端进行加密，但是如果你这么做了，一定要在服务端再次加密。在浏览器中进行哈希加密是个好想法，不过实现的时候注意下面几点：
• 客户端密码哈希并不能代替HTTPS（SSL/TLS）。如果浏览器和服务器之间的连接是不安全的，那么中间人攻击可以修改JavaScript代码，删除加密函数，从而获取用户密码。
• 有些浏览器不支持JavaScript，也有的用户禁用了浏览器的JavaScript功能。为了最好的兼容性，你的程序应该检测JavaScript是否可用，如果答案为否，需要在服务端模拟客户端的加密。
• 客户端哈希同样需要加盐，很显然的办法就是向服务器请求用户的盐值，但是不要这么做。因为这给了坏蛋一个机会，能够在不知道密码的情况下检测用户名是否有效。既然你已经在服务端对密码进行了加盐哈希，那么在客户端把用户名（或邮箱）加上网站特有的字符串（如域名）作为盐值是可行的。