關於WSSE驗證-- 一種驗證用戶的方法

 

大家通常驗證用戶做法： 
1. BASIC驗證模式: 把用戶名和密碼采用Base64編碼之后，放在HTTP HEADER里，發到服務器的。 
2. FORM驗證模式： 就什么都不處理，直接發到服務器。 
3. 還有其他證書驗證，摘要驗證等，這些不在這篇文章討論范圍。 

由於是明文傳輸，密碼很容易被截獲，從而造成密碼的丟失。今天和老大討論RESTful的模式時，想到了認證的問題，因為REST提倡無狀態，我們老大提到了WSSE的問題，於是我就搜索一下。 

密碼傳輸的問題通常是用HTTPS來解決，當然這個很完美，但有些限制。有些情況下不能用HTTPS來解決，例如多個應用使用一個單獨IP地址來訪問時，由於服務器證書里的信息和域名是必須匹配的，所以一個應用使用了HTTPS， 而另一個就不能用了。還有一個辦法就是用摘要驗證，當然也可以解決這個問題，但是需要在服務器上配置相應的功能模塊。如果服務器不可控（例如臨時借用別人的服務器）也沒有辦法做到。 

而WSSE的驗證模式可以解決以上問題。不需在服務器做額外配置。具體過程如下: 
1. 開始於兩個信息： 用戶名和密碼。 
2. 創建一個隨機的nonce(不知道應該譯成什么，反正就是隨機的一個只能用一次的字符串),這個產生算法要夠強健，不能讓人猜出下一個產生的是什么。 
3.創建一個"產生時間戳"， 並轉換成W3DTF格式 
4.創建一個密碼摘要： 
PasswordDigest = Base64 \ (SHA1 (Nonce + CreationTimestamp + Password)) 

舉例說明: 
1.用戶發一個請求: 

POST /atom.cgi HTTP/1.1
Host: bob.example.com
Content-Type: application/atom+xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<entry xmlns="http://purl.org/atom/ns#">
  <title>My Entry Title</title>
  <created>2003-12-15T14:43:07Z</created>
  <content type="application/xhtml+xml" xml:lang="en">
    <div xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
      <p>Hello, <em>weblog</em> world!</p>
      <p>This is my third post <strong>ever</strong>!</p>
    </div>
  </content>
</entry>

2. 由於沒有驗證信息，服務器以401來響應： 

HTTP/1.1 401 Unauthorized
WWW-Authenticate: WSSE realm="foo", profile="UsernameToken"

注:還有的文章講這里服務器生成一個nonce, 然后在下一步附加到Request里，一塊參與摘要生成。這個server nonce本身好像沒有什么用途，但由於客戶端nonce沒有生成規則和長度限制（甚至如果服務器不保存以前使用過的，都無法判斷是不是每次都一樣的），而生成一個server nonce參與生成摘要可以保證摘要的變化性，就是每次都不一致。由於這個nonce是臨時生成，一次有效，中間被人截獲也無所謂。在驗證時，由於是摘要驗證，服務器必須保存這個nonce到驗證結束，然后再及時清除。不過加了server nonce的限制，必然會使訪問服務的客戶端訪問兩次服務器才能真正訪問服務，就是不能直接把身份信息附加上，直接訪問服務。感覺這個就是標准的摘要驗證差不多了，就變成了"請求-響應"模式了。 

3. 用戶輸入用戶名和密碼，並且生成摘要，以UserToken形式發送到服務器: 

POST /atom.cgi HTTP/1.1
Host: bob.example.com
Content-Type: application/atom+xml
Authorization: WSSE profile="UsernameToken"
X-WSSE: UsernameToken Username="bob", PasswordDigest="quR/EWLAV4xLf9Zqyw4pDmfV9OY=", Nonce="d36e316282959a9ed4c89851497a717f", Created="2003-12-15T14:43:07Z"

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<entry xmlns="http://purl.org/atom/ns#">
  <title>My Entry Title</title>
  <created>2003-12-15T14:43:07Z</created>
  <content type="application/xhtml+xml" xml:lang="en">
    <div xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
      <p>Hello, <em>weblog</em> world!</p>
      <p>This is my third post <strong>ever</strong>!</p>
    </div>
  </content>
</entry>

4.服務器通過時間戳和Nonce以及服務器保存的密碼進行生成摘要，如果通過驗證就可以允許用戶訪問資源。 

這樣一個過程，我覺得能解決一些問題，但是還有一些疑問: 
1.由於客戶要生成摘要和client nonce，客戶端必須具有生成它們的能力,或者瀏覽器支持這種協議。 
現在客戶端的能力都比較強大，javascript就可以實現摘要的生成。具體程序參考： http://pajhome.org.uk/crypt/md5/，目前為止好像不沒有哪個瀏覽器支持這種協議的。 

2.由於只發送摘要，並沒有真正發送密碼，解決中間攻擊的擔憂。 
這個不錯，就要的這種效果。 

3.由於nonce是只用一次，下次就隨機產生另一個，由於這個是在客戶端產生的，如果產生暴力猜測密碼的情況怎么辦? 
這里的nonce只用一次就失效，可以防止黑客的replay攻擊。但這過程中沒有防止暴力攻擊，不過有一個時間戳應該可以利用，如在服務器判斷3或者1,2秒之內不能重試登錄, 這個雖然不能完全避免，但至少可以減少一些攻擊次數。其實最好的解決辦法就是強口令，一個強口令就把這個問題解決的比較徹底了。如果不能強制用戶使用強口令的話，我們可以加入通常采用的驗證碼的機制。還有就是上面提到的server nonce應該也可以直到一些作用。 

4.如果服務器不保存真正的密碼，而是只保存摘要的話，那用這種方法豈不是不能驗證用戶的合法性了? 
如果服務器不保存真正的密碼，而是摘要。如LDAP里一般就不保存明文密碼，一般數據庫里也不會保存真正明文密碼，這個問題我還真想不到什么辦法。如果服務器的摘要算法和客戶端完全一致的話，可以用以下方法生成客戶端摘要： 
PasswordDigest = Base64 \ (SHA1 (Nonce + CreationTimestamp + DIGEST （Password）))。 
就是把Password生成摘要，然后再用組合生成新的摘要。這樣在服務器端也能順利的驗證用戶的合法性。 

我覺得這個方法可以和其他方法結合使用，應該效果不錯。至少多了一層防護。 

本文的思想主要來自： http://www.xml.com/pub/a/2003/12/17/dive.html， 也引用他的測試的HTTP數據。加上我自己的理解。 

如有不妥，希望能夠得到指正。最后感謝“Atom Authentication”文章作者Mark。但是這里面的Atom和WSSE有什么關系，並沒有搞清楚，可能Atom只是WSSE的一種實現？ 望知道的哥們姐妹給一些提示。