《图解HTTP》(八)-确认访问用户身份的认证

8.1 何为认证

       为确认 ueno 本人是否真的具有访问系统的权限,就需要核对“登录者本人才知道的信息”、“登录者本人才会有的信息”。

       核对的信息通常是指以下这些。
       密码:只有本人才会知道的字符串信息。
       动态令牌:仅限本人持有的设备内显示的一次性密码。
       数字证书:仅限本人(终端)持有的信息。
      生物认证:指纹和虹膜等本人的生理信息。
      IC 卡等:仅限本人持有的信息。

      HTTP 使用的认证方式
      HTTP/1.1 使用的认证方式如下所示。
      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)
      此外,还有 Windows 统一认证(Keberos 认证、NTLM 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 401Authorization 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 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。

     DIGEST 认证的认证步骤:

       步骤 1: 请求需认证的资源时,服务器会随着状态码 401Authorization 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

     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。


8.4 SSL 客户端认证

       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(在 HTTPS 一章已讲解)认证,服务器可确认访问是否来自已登录的客户端。

    8.4.1 SSL 客户端认证的认证步骤

      步骤 1: 接收到需要认证资源的请求,服务器会发送 CertificateRequest 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。

   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-factorauthentication)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。

    8.4.3 SSL 客户端认证必要的费用

     使用 SSL客户端认证需要用到客户端证书。而客户端证书需要支付一定费用才能使用。
     这里提到的费用是指,从认证机构购买客户端证书的费用,以及服务器运营者为保证自己搭建的认证机构安全运营所产生的费用。

8.5 基于表单认证

       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。

      多数情况下,输入已事先登录的用户 ID(通常是任意字符串或邮件地址)和密码等登录信息后,发送给 Web 应用程序,基于认证结果来决定认证是否成功。

    8.5.1 认证多半为基于表单认证

      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。
     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应用程序各自实现基于表单的认证方式。

    8.5.2 Session 管理及 Cookie 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。

     表单认证步骤:

     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。

     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

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