WEB认证模式：Basic & Digest

Posted 2020-09-14 熊猫猛男

一. HTTP Basic

　　客户端以“ : ”连接用户名和密码后，再经BASE64加密通过Authorization请求头发送该密文至服务端进行验证，每次请求都需要重复发送该密文。可见Basic认证过程简单，安全性也低，存在泄露个人账号信息以及其他诸多安全问题。以下仅为原理演示，不代表真实情况：

1. 客户端向服务器请求数据:

   GET / HTTP/1.1
   Host: www.myrealm.com

2. 服务端向客户端发送验证请求401：

   HTTP/1.1 401 Unauthorised
   Server: bfe/1.0.8.18
   WWW-Authenticate: Basic realm="myrealm.com"
   Content-Type: text/html; charset=utf-8

3. 客户端收到401返回值后，将自动弹出一个登录窗口，等待用户输入用户名和密码
4. 将“用户名:密码”进行BASE64加密后发送服务端进行验证：

   GET / HTTP/1.1
   Host: www.myrealm.com
   Authorization: Basic xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

5. 服务端取出Authorization请求头信息进行解密，并与用户数据库进行对比判断是否合法，合法将返回200 OK，至于是否发送Authentication-Info头部则是可选的

 1 <?php
 2   if (!isset($_SERVER[‘PHP_AUTH_USER‘])) {
 3     header(‘WWW-Authenticate: Basic realm="My Realm"‘);
 4     header(‘HTTP/1.0 401 Unauthorized‘);
 5     echo ‘Text to send if user hits Cancel button‘;
 6     exit;
 7   } else {
 8     echo "<p>Hello {$_SERVER[‘PHP_AUTH_USER‘]}.</p>";
 9     echo "<p>You entered {$_SERVER[‘PHP_AUTH_PW‘]} as your password.</p>";
10   }

  

二. Digest 认证

　　Digest认证试图解决Basic认证的诸多缺陷而设计，用户密码在整个认证过程中是个关键性要素。

　　下为服务端发送的Digest认证头部实例及各字段含义说明：PHP官方文档中发送WWW-Authenticate头部时各字段之间用了空格，在Chrome下是不会弹出认证对话框的，应该换成”, “或”,“

WWW-Authenticate:Digest realm="Restricted area", qop="auth,auth-int", nonce="58e8e52922398", opaque="cdce8a5c95a1427d74df7acbf41c9ce0", algorithm="MD5"

• WWW-Authenticate：服务端发送的认证头部
• qop：质量保证，在摘要质询中用来告知客户端服务端支持的认证算法列表；在响应中其值可为auth或auth-int，auth-int包含对实体主体做完整性校验，qop未定义则默认为auth
• nonce：服务端产生的一次性随机数，用于服务端对客户端的确认，防止重放攻击。RFC2617建议采用这个随机数计算公式：nonce = BASE64(time-stamp MD5(time-stamp “:” ETag “:” private-key))，服务端可以决定这种nonce时间有效性，ETag(URL的Entity Tag，在cgi编程中通常需要自行生成ETag和鉴别，用于标示URL对象是否改变，区分不同语言、Session、Cookie等)可以防止对已更新资源版本(未更新无效，故需要考虑时间新鲜度)的重放请求，private-key为服务端私有
• opaque：这是一个不透明的（不让外人知道其意义）数据字符串，在盘问中发送给客户端，客户端会将这个数据字符串再发送回服务端器。如果需要在服务端和客户端之间维护一些状态，可以用这个参数传送状态给客户端。
• algorithm：摘要算法，目前支持只MD5

　　下为客户端发送的Digest认证头部实例及各字段含义说明：

Authorization:Digest username="somename", realm="Restricted area", nonce="58e8e52922398", uri="/t.php", response="9c839dde909d270bc5b901c7f80f77d5", opaque="cdce8a5c95a1427d74df7acbf41c9ce0", qop="auth", nc=00000001, cnonce="9c30405c3a67a259"

• cnonce：客户端产生的一次性随机数，用于客户端对服务器的确认
• nc:让服务端能够通过维护请求次数，检测到重复请求。如果相同的nc出现在两次请求中，那么这两次请求即为重复请求。所以对于防止重放攻击而言，除了nonce之外,nc才是最后的保证
• Authorization-Info：（略，此处包含nextnonce、rspauth响应摘要等）

　　下为算法说明： 

1. H(v1) = MD5(v1)，将v1进行MD5编码
2. KD(v1, v2) = MD5(v1 : v2)，将v1和v2用冒号”:”连接后进行MD5编码
3. A1表示包含安全信息的数据块，A1=(user):(realm):(password)
4. QoP（保护质量），对不包含安全信息的数据设置保护方式，可选项：auth、auth-int
5. A2表示不包含安全信息的数据块，根据qop值确定：

   a) QoP=auth或undefined时，A2=(request-method) : (uri-directive-value)
   b) QoP=auth-int时，A2=(request-method) : (uri-directive-value) : H((entity-body))

    

6. 老摘要算法：兼容RFC2069,在没有qop选项时使用

   KD(H(A1), (nonce) : H(A2))
   = MD5(MD5(A1) : (nonce) : MD5(A2))
   = MD5(MD5((user) : (realm) : (password)) : (nonce) : MD5((request-method) : (uri-directive-value)))

    

7. 新摘要算法：新摘要算法为推荐方式，包含了对随机数计算和对称认证的支持。只要qop为auth或auth-int，就要使用这种方式

   KD(H(A1), (nonce) : (nc) : (cnonce) : (qop) : H(A2))
   = MD5(MD5(A1) : (nonce) : (nc) : (cnonce) : (qop) : MD5(A2))
   = MD5(MD5((user) : (realm) : (password)) : (nonce) : (nc) : (cnonce) : (qop) : MD5((request-method) : (uri-directive-value) : MD5((entity-body))))