Laravel学习笔记之Two-Factor Authentication神器——Duo

说明：本文主要研究利用Duo来实现双重认证，Two-Factor Authentication就是除了username-password这种登录认证之外，还使用第二层安全认证，引用官网What is Two-Factor Authentication?的一句话:

A second layer of security to your login, in addition to your password.

这里，就是使用Duo来实现二次安全认证，保护程序防止被恶意者登录。需要实现二次登录认证的场景还是很多的，如登录云服务器AWS或Aliyun时只是账号密码登录是远远不够，安全性较差，如果登录AWS的private key被别人知道了，那恶意者也会登录到你的AWS，那就麻烦了，代码岂不暴露了；还有公司内部的一些后台网站，如果只是username-password这种基本认证也远不够安全，如果被别人知道了账号密码登陆进去那就泄露了公司秘密了，限制IP登录也挺麻烦的，那岂不是除了公司外其他地方不能访问内部网站了，如果想在家访问一个业务的后台就麻烦了。

使用Duo来做多一层保护会更安全，Duo的Web Application Protection工作原理如图：

上图描述的主要内容就是除了输入基本的账号密码认证外，还得经过Duo的二次认证。如在我司在登录AWS云时，除了private key认证外，还得必须经过Duo安全认证才能安全登录AWS，Duo认证选择的方式是Mobile Push Notification，这样当有恶意者知道了个人的private key想要登录AWS，个人的手机就会收到Duo Push Notification，只有个人在手机上选择Approve才能登录，而且也知道了private key被盗取了赶紧换一个key做补救措施。在登录后台时也是必须Duo认证才行。实际上，Duo还能集成进Github上，这样登录Github时也必须经过Duo认证，就算被知道了账号密码也不会被登录个人的Github账号。

这里主要学习下如何利用Duo来Protect Web Application，这里假设Web程序是Laravel写的，看如何集成进Laravel中实现二次认证。假设由于业务需求，有一个后台Admin，并是username-password这种HTTP Basic Authentication的(很多时候username-password认证在公司内都是SSO{Single Sign On}，多个系统只需要一套username-password，这个可以使用Atlassian Crowd来做，以后再聊这个Crowd)。

开发环境：Laravel5.3 + PHP7

Duo Account

进去Duo官网注册个账号先，Duo Pricing对个人使用不超过10个用户时是免费的，其余套餐的价格也很便宜。然后在手机端下载个Duo应用。最后使用Duo账号登录进后台，后台登录使用Push认证，这样Duo Mobile App就会收到Push Notification，选择Approve就会自动登录Duo 后台：

登录后台，创建一个Application获取keys，不同的Application有不同的keys，这样可以不同的Admin后台使用不同Application的keys，方便管理：

选择Web SDK，因为本文是学习使用Duo的SDK集成进Admin后台，来保护后台Admin程序：

这样就得到了名叫Web SDK的Application了，并得到了对应的Integration key,Secret key,API hostname这三个keys，后续集成SDK时需要这三个keys:

Two-Factor Authentication

把Duo SDK集成进Laravel中实际上就是多加一个Middleware，这里假设名为auth.duo，先做个中间件：

php artisan make:middleware DuoTwoFactorAuthentication

然后写上中间件代码，首先经过username-password第一层认证(这里假设是HTTP Basic Authentication)，然后再是Duo Authentication第二层认证，最后认证通过再$next($request)：

<?php

namespace App\Http\Middleware;

use App\Http\Controllers\TwoFactorAuthenticationController;
use Auth;
use Closure;
use Illuminate\Http\Response;

class DuoTwoFactorAuthentication
{
    /**
     * Handle an incoming request.
     *
     * @param  \Illuminate\Http\Request $request
     * @param  \Closure                 $next
     * @param null|string               $guard
     *
     * @return mixed
     */
    public function handle($request, Closure $next, $guard = null)
    {
        // HTTP Basic Authentication
        if (Auth::guard($guard)->guest()) {
            // Basic authentication is not set.
            return response('Unauthorized.', Response::HTTP_UNAUTHORIZED);
        } elseif ($request->session()->get(TwoFactorAuthenticationController::SESSION_KEY) == Auth::guard($guard)->user()->getAuthIdentifier()) {
            return $next($request);
        } else {
            // Duo Authentication
            // Basic authentication is set, but the duo middleware is not set.
            return redirect()->guest('/2fa');
        }
    }
}

并在\App\Http\Kernel中加上auth.duo:

    protected $routeMiddleware = [
        'auth'       => \Illuminate\Auth\Middleware\Authenticate::class,
        'auth.basic' => \Illuminate\Auth\Middleware\AuthenticateWithBasicAuth::class,
        'auth.crowd' => Middleware\CrowdAuthentication::class,
        'auth.duo'   => Middleware\DuoTwoFactorAuthentication::class,
        'bindings'   => \Illuminate\Routing\Middleware\SubstituteBindings::class,
        'can'        => \Illuminate\Auth\Middleware\Authorize::class,
        'guest'      => Middleware\RedirectIfAuthenticated::class,
        'throttle'   => \Illuminate\Routing\Middleware\ThrottleRequests::class,
    ];

然后写上路由就行web.php，这里是使用auth.basicLaravel自带的HTTP Basic Authentication(使用Crowd SSO登录以后再聊):

//Route::group(['middleware' => 'auth.crowd'], function () {
Route::group(['middleware' => 'auth.basic'], function () {
    Route::get('/2fa', 'TwoFactorAuthenticationController@get');
    Route::post('/2fa', 'TwoFactorAuthenticationController@post');

    Route::group(['middleware' => 'auth.duo'], function () {
        Route::get('/duo', function () {
            return 'Duo Authentication';
        });
    });
    
    Route::get('/duo/users', function () {
        return view('users');
    });
    
    Route::get('/duo/accounts', function () {
        return view('accounts');
    });
    // and so on
});

这样Admin程序后台路由是http://sentry.app:8888/duo(假设本地配置的host是sentry.app:8888)，但需要经过HTTP Basic Authentication这个第一层认证，HTTP Basic Authentication就是根据输入的username-password来查询users表中有没有对应的user，这里先在users表中造一个，使用Laravel自带的Auth Scaffold，然后使用Register功能往users表中插入一个user，这样也方便：

php artisan make:auth

然后输入http://sentry.app:8888/register往users表插入一个username: [e-mail],password: lx1036：

根据官方文档Duo Web中说明，需要安装一个package:

composer require duosecurity/duo_php

然后加上控制器TwoFactorAuthenticationController，这里需要向session中写入$user_id，这里使用redis作为session驱动，记得修改.env中SESSION_DRIVER=redis:

php artisan make:controller TwoFactorAuthenticationController


<?php

namespace App\Http\Controllers;

use Auth;
use Duo\Web;
use Illuminate\Http\Request;
use Illuminate\Http\Response;

class TwoFactorAuthenticationController extends Controller
{
    const SESSION_KEY = 'auth.duo';

    public function get()
    {
        return view('duo.2fa', [
            'host'        => config('services.duo.host'),
            'sig_request' => Web::signRequest(
                config('services.duo.integration_key'),
                config('services.duo.secret_key'),
                config('services.duo.application_key'),
                Auth::user()->getAuthIdentifier()
            ),
            'post_action' => url('2fa'),
        ]);
    }

    public function post(Request $request)
    {
        $user_id = Web::verifyResponse(
            config('services.duo.integration_key'),
            config('services.duo.secret_key'),
            config('services.duo.application_key'),
            $request->input('sig_response')
        );

        if ($user_id == Auth::user()->getAuthIdentifier()) {
            $request->session()->put(self::SESSION_KEY, $user_id);

            return redirect()->intended('/duo');
        } else {
            abort(Response::HTTP_UNAUTHORIZED);
        }
    }
}


// config/services.php
    'duo' => [
        'host'            => env('DUO_HOST'),
        'integration_key' => env('DUO_IKEY'),
        'secret_key'      => env('DUO_SKEY'),
        'application_key' => env('DUO_AKEY'),
    ],

记得在.env文件中写入DUO_HOST,DUO_IKEY,DUO_SKEY这三个从Web SDK 这个Application中得到的keys，DUO_AKEY根据官方文档是个人生成的，这里选择Laravel的APP_KEY。

最后按照官方文档的格式，把view页面写上：

// resources/views/duo/2fa.blade.php
@extends('layouts.duo')

@section('content')
    <div id="duo">
        <h2>Two Factor Authentication</h2>
        <iframe id="duo_iframe" frameborder="0">

        </iframe>
        <form method="post" id="duo_form">
            {{csrf_field()}}
        </form>
    </div>
@stop


@section('js')
    <script type="application/javascript" src="{{asset('js/duo/Duo-Web-v2.min.js')}}"></script>
    <script type="application/javascript">
        Duo.init({
            'host'       : "{{$host}}",
            'sig_request': "{{$sig_request}}",
            'post_action': "{{$post_action}}"
        });
    </script>
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="{{asset('css/duo/duo.css')}}">
@endsection

// resources/views/layouts/duo.blade.php
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-cn">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <title>Duo: Two Factor Authentication</title>

    <!-- Bootstrap -->
    <link href="//cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.3/css/bootstrap.min.css" rel="stylesheet">
  </head>
  <body>
    <div class="container">
        <section>
            @yield('content')
        </section>
    </div>

    @yield('js')
    <!-- jQuery (necessary for Bootstrap's JavaScript plugins) -->
    <script src="http://cdn.bootcss.com/jquery/1.11.1/jquery.min.js"></script>
    <!-- Include all compiled plugins (below), or include individual files as needed -->
    <script src="//cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.3/js/bootstrap.min.js"></script>
  </body>
</html>

// public/css/duo/duo.css
#duo_iframe {
    width: 100%;
    min-width: 304px;
    max-width: 620px;
    height: 330px;
}

#duo {
    align-content: center;
    margin: auto;
}

其中，Duo-Web-v2.min.js是duosecurity/duo_php这个package里就有的，拷贝过来就行。

然后输入路由http://sentry.app:8888/duo会弹出Basic Authentication Form，输入刚刚注册的[e-mail],lx1036实现第一层认证后，再根据中间件DuoTwoFactorAuthentication的return redirect()->guest('/2fa');逻辑就会跳转到/2fa页面实现第二层认证：

选择Send me a Push后，手机端Duo APP就会就会收到Push Notification了，当然前提是手机端Duo已经登录了。选择Approve后桌面端程序就自动跳转到路由http://sentry.app:8888/duo，这次走的中间件DuoTwoFactorAuthentication中逻辑是$request->session()->get(TwoFactorAuthenticationController::SESSION_KEY) == Auth::guard($guard)->user()->getAuthIdentifier()，这样程序就经过二次认证了，程序就进入登陆后的页面，这里只是简单显示Duo Authentication：

It is working.

有了Duo这个神器，就很安全的实现二次认证了，这里是展示了如何使用Web SDK来保护Web Application，需要编码，还可以在Duo后台配置实现服务器登录的二次认证，这些就是配置下就行，不需要编码，当然Duo还有很多其他集成来实现二次保护。使用这种Modern Security Protection总比粗暴的限制IP访问来保护安全要高效的多，一切都是为了自动化，为了提高生产率。Duo已经在我司RightCapital长时间使用了，用起来还很顺手，值得推荐下。

总结：本文主要学习使用Duo这个神器来做Two Factor Authentication，并学习了如何使用Web SDK集成进Laravel程序中。以后遇到好的技术再分享下，到时见。

我司最近需要一名伙伴一起共同航海去，有兴趣速来Profile。

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