Restful HMAC认证

我们在设计REST(Representational State Transfer)风格的Web service API,有一个问题经常要考虑，就是如何设计用户认证的体系(Authentication). 

比较传统的做法是首先有一个登陆的API，然后服务器返回一个session ID,后续的操作客户端都必须带上这个session ID，但是这样的，服务就变成了有状态了，不符合REST风格的原则。另外，由于负载均衡的存在，必须有公共存储来保存用户的Session，这也增加了系统的复杂度。 

所以比较好的做法是每次都传递认证信息，这样系统就是无状态的，当然由于每次都需要认证，必然降低了一些效率，必要的时候要考虑缓存用户信息在服务器端。 

有几点要注意： 

1.密码不能传播 

一个比较低级的错误是通讯时，由客户端传递用户名和密码到服务器端认证，这样很容易被黑客攻击造成密码泄露。 

标准的做法是使用HMAC(Hash-based Message Authentication Code),想法就是不传播password，而传播content和password的混合hash值。我们来看看Amazon S3怎么做认证的。 

Amazon对每一个用户有一个AWSAccessKeyId和一个AWSSecretAccessKey，每次HTTP请求需要一个Id和一个Autherticantion信息。 比如： 

GET /photos/puppy.jpg HTTP/1.1 
Host: johnsmith.s3.amazonaws.com 
Date: Tue, 27 Mar 2007 19:36:42 +0000 Authorization: AWS 0PN5J17HBGZHT7JJ3X82: xXjDGYUmKxnwqr5KXNPGldn5LbA= 
这个Authorization的头是这样产生的： 其中YourSecretAccessKeyID用的就是AWSSecretAccessKey。 
Authorization = "AWS" + " " + AWSAccessKeyId + ":" + Signature; 
Signature = Base64( HMAC-SHA1( UTF-8-Encoding-Of( YourSecretAccessKeyID, StringToSign ) ) ); 

StringToSign = HTTP-Verb + "\n" + 
Content-MD5 + "\n" + 
Content-Type + "\n" + 
Date + "\n" + 
CanonicalizedAmzHeaders + 
CanonicalizedResource; 

CanonicalizedResource = [ "/" + Bucket ] + 
<HTTP-Request-URI, from the protocol name up to the query string> + 
[ sub-resource, if present. For example "?acl", "?location", "?logging", or "?torrent"]; 
CanonicalizedAmzHeaders = <described below> 

这样服务端就很容易根据用户信息来验证信息的正确与否。 

1. 验证信息的位置 

验证信息可以放在HTTP HEADER里面也可以放在HTTP URL里面，象这样： 

GET /photos/puppy.jpg?AWSAccessKeyId=0PN5J17HBGZHT7JJ3X82&Expires=1141889120&Signature=vjbyPxybdZaNmGa%2ByT272YEAiv4%3D HTTP/1.1 
Host: johnsmith.s3.amazonaws.com 
Date: Mon, 26 Mar 2007 19:37:58 +0000 

放在HTTP HEADER里面的好处是URL比较干净整洁，适合放在internet与人分享，而放在URL里面则有利于发布私有的访问权限给第三方。 

1. 如何防范重放攻击(Replay attack)? 

理论上，黑客可以窃取你的通讯报文，然后重新发送来通过认证。有几种可能的solution. 

1. 客户端所以向服务器申请一个随机数，然后这个随机数作为下次通讯的key，一旦使用过后就立即失效，也就是所谓的”一次一密”。这种方法的好处是很安全，但是增加通讯量，而且由于负载均衡的存在，必须有公共存贮保存这个key。 

b.服务器端保存使用过的authertication信息，只要是使用过的就拒绝再次使用。这种方法不需要客户端支持，但是需要公共空间来保持历史记录。 

c.使用时间戳。做法就是认证信息中含有时间信息，这样服务器端就可以拒绝时间相隔太长的请求，认为其已经过期。这种做法需要服务器端和客户端有某种形式的时间同步。 

4.要不要使用HTTPS? 

如果安全度要求很高或者是针对internet的API，无疑应该使用HTTPS，来避免内容被窃取的可能。 

如果只是在局域网范围或者可信赖的计算环境，则使用HTTP来提高一点效率。