白话OAuth2.0

1、什么是OAuth？

关于OAuth，官方是这样讲的：

An open protocol to allow secure authorization in a simple and standard method from web, mobile and desktop applications.

OAuth 即 Open standard for Authorization

OAuth就是一个网络开放协议。为保证用户资源的安全授权提供了简易的标准

2、OAuth 1.0

OAuth 1.0协议由于过于复杂，适用性也特别的差，在此不做过多描述，下面贴张图自行了解。

关于OAuth 1.0， 想了解的可以看看这些：

http://www.rfcreader.com/#rfc5849

3、OAuth 2.0

OAuth 1.0已经被OAuth 2.0替代，且2.0不兼容1.0，本篇文章主要讲讲关于OAuth 2.0那点事儿。

先来说一个场景：有一天，小明想要去京东买电脑，但是打开京东商城，发现要登录京东商城。可小明之前一直用淘宝，没有京东商城的账号，注册一个新的吧，又嫌麻烦。小明发现，可以不用注册新的，用QQ就可以登录。于是乎，小明用QQ号登录京东商城，购买了一台Mac Pro回家水贴吧去了。

上处场景中，小明用QQ号登录京东商城购物的这个过程呢，就是一次 OAuth 认证流程。

3.1协议中的角色

（1） Third-party application：第三方应用程序，本文中又称"客户端"（client），即上一节例子中的"云冲印"。

（2）HTTP service：HTTP服务提供商，本文中简称"服务提供商"，即上一节例子中的Google。

（3）Resource Owner：资源所有者，本文中又称"用户"（user）。

（4）User Agent：用户代理，本文中就是指浏览器。

（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。

3.2协议流程

（A）用户打开客户端以后，客户端要求用户给予授权。（比如说你登陆京东，但是不想注册京东账户，于是京东说：没关系，有QQ号么，用QQ号登录就行。于是，京东就会把你引导到QQ的认证服务器上。）

（B）用户同意给予客户端授权。（这个时候你在手机上弹出是否授权，你点击“是”，这个时候会返回一个授权码给京东，为什么是返回给京东呢？因为第一步中发送的认证服务器中会带有一个重定向url，是京东自己的）

（C）客户端使用上一步获得的授权，向认证服务器申请令牌。（京东拿着这个授权码再去找认证服务器）

（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。（京东取得授权码确认无误后，发放accesstoken令牌）

（E）客户端使用令牌，向资源服务器申请获取资源。（京东拿着令牌就可以访问QQ资源服务器）

（F）资源服务器确认令牌无误，同意向客户端开放资源。（QQ资源服务器对比令牌无误后开放资源）

其实在上述过程中，不难看出，(B)在才是整个过程的关键所在，即用户该如何给予客户端授权，有了这个授权过后，客户端才能获取令牌，进而凭令牌获取到相应的资源。

3.3客户端的授权

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（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。

该模式过程如下：

（A）用户访问客户端，客户端将用户引导向认证服务器。（京东请求QQ）

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。

https://www.example.com/v1/oauth/authorize?response_type=code&client_id=CLIENT_ID&redirect_uri=CALLBACK_URL&scope=read&state=xxx

（B）用户选择是否给予客户端授权。

（C）如用户给予授权，认证服务器将用户引导向客户端指定的redirection uri，同时加上授权码code。（用户点击授权后，QQ引导用户访问A步骤中指定的重定向url，并带着授权码和state）

• 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。

https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&state=xxx

（D）客户端收到code后，通过后台的服务器向认证服务器发送code和redirection uri。（京东带着接收到（C）步骤中的请求后，用授权码发送下面的请求去找QQ认证服务器要token）

• 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。

https://www.example.com/v1/oauth/token?client_id=CLIENT_ID&grant_type=authorization_code&code=AUTHORIZATION_CODE&redirect_uri=CALLBACK_URL

（E）认证服务器验证code和redirection uri，确认无误后，响应客户端访问令牌（access token）和刷新令牌（refresh token）。（响应（D）步骤的数据）

• 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。

    {
       "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。此外，HTTP头信息中明确指定不得缓存。

使用场景

• 授权码模式是最常见的一种授权模式，在oauth2.0内是最安全和最完善的。

• 适用于所有有Server端的应用，如Web站点、有Server端的手机客户端。

• 可以得到较长期限授权。

思考

授权码模式下的安全问题常出现在（A）步骤当中，京东会state并放在session中，然后再在（A）步骤中的请求中带上state，QQ返回url带有授权码和state的链接给淘宝，淘宝这个时候需要在后台对比这个state是否和session中的一样，用来防止csrf攻击，而开发者没有严格按照协议来，请求中没有带上state，就可能造成账户劫持的问题。那我们该如何测试？

1.确认A步骤中是否带有state，如果没有该参数就可能存在漏洞

2.准备AB两个账号，A是攻击者，B是受害者，两个都登陆的情况下，当然是不同浏览器（这里有个场景限制，就是绑定账户的地方才有，比如说我有个京东账户，但是要记住账号密码登陆很麻烦，我将他绑定到QQ，以后就可以直接用QQ登陆啦）

3.A点击绑定QQ，然后用打开burp抓包，点击授权，一步一步forward，知道遇到请求中带有授权码的请求，复制该请求后drop掉，因为code一般都是一次性的

4.拿去B账户的浏览器中打开（实际攻击中就是csrf），会发现B账户绑定了A账户的QQ，以后A就可以用自己的QQ登陆B的京东了。

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。

该模式过程如下：

（A）客户端将用户导向认证服务器。

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。

https://www.QQ.com/authorize?response_type=token&client_id=CLIENT_ID&redirect_uri=CALLBACK_URL&scope=read&state=xxx

（B）用户决定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指定的"重定向URI"，并在URI的Hash部分包含了访问令牌。

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。

https://www.example.com/callback#access_token =ACCESS_TOKEN&state=xyz&token_type=example&expires_in=3600&state=xxx

（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。

使用场景

• 适用于所有无Server端配合的应用

• 如手机/桌面客户端程序、浏览器插件。

• 基于JavaScript等脚本客户端脚本语言实现的应用。

思考：

简化授权模式下的账户劫持的问题。

（A）https://www.QQ.com/authorize?response_type=token&client_id=CLIENT_ID&redirect_uri=CALLBACK_URL&scope=read&state=xxx
（C）https://www.example.com/callback#access_token =ACCESS_TOKEN&state=xyz&token_type=example&expires_in=3600&state=xxx

（C）步骤中的请求链接实际上来源A请求中的redirect_uri参数（用于指定重定向的链接），最为关键的地方是（C）请求中带有access_token，那么实际场景就是当state参数不存在的时候可以进行csrf攻击，伪造redirect_uri就好了，但正常情况下
QQ至少会对redirect_uri的域名做校验吧（当然也可能不止这一项），所以不能随便重定向。那我们需要做的是找到受信任的网站下的xss漏洞，然后重定向获取劫持access_token，在获取到access_token后完整攻击。可以发现隐式授权如果存在问题一般是指服务提供商没有做好redirect_uri的校验，同时呢开发人员也没有加上state参数。

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。

该模式过程如下：

（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。

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。

https://www.example.com/token?grant_type=password&username=USERNAME&password=PASSWORD&client_id=CLIENT_ID

（C）认证服务器确认无误后，向客户端提供访问令牌。

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

思考：

在该过程中用户必须把自己的密码给客户端，针对于“输入账号”这个操作，小伙伴们能想到的问题都有哪些，那基本上就存在那些问题了！（比如爆破╮(╯▽╰)╭）

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。在此不做过多解释，只了解过程。

该模式过程如下：

（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。

• granttype：表示授权类型，此处的值固定为"client_credentials"，必选项。

• scope：表示权限范围，可选项。

https://www.example.com/token?grant_type=client_credentials

（B）认证服务器确认无误后，向客户端提供访问令牌。

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

4.总结

oauth2.0协议本身设计是安全的，制定OAuth 2.0协议的最大动力之一，是希望用一个协议适应多个业务场景授权，这种扩大业务场景的结果，也意味着薄弱点的增多，而在开发过程中没有严格按照协议进行开发，或对流程中的参数校验不完整，造成了一些流程上的漏洞。现在由单一场景变为多个场景直接的交互，也就导致场景之间的安全问题产生了交叉，一些本来属于潜在威胁，很容易通过场景转换而暴露出来，让威胁变得更加严重。对于擅长“由点到面”的攻击者来说，现在只需要针对常见薄弱点（尤其是授权认证流程中的薄弱点）就有可能攻击成功。（攻击成功案例可参考wooyun，hackerone，里面有更详细的攻击流程，更加具体形象）

以上就是针对OAuth2.0学习的过程以及一点点思考。

E

N

D

关

于

我

们

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本文始发于微信公众号（Tide安全团队）：白话OAuth2.0