Web认证及API的 使用TOKEN的一些思考

首先贴一下看过的文章：
1.http://www.cnblogs.com/xiekel...
2.http://blog.leapoahead.com/20...
3.http://blog.leapoahead.com/20...
4.jwt demo ：https://github.com/bigmeow/JWT
5.https://github.com/jwtk/jjwt 这里面有几篇比较好的算是官方推荐的
6.http://blog.csdn.net/koastal/... 基于timestamp和nonce的防止重放攻击方案

公司目前的WEB设计都是基于HTTP Basic Auth，一直觉得会有很大的安全问题，重放攻击就很简单实现。

引用第一篇文章的一段话：HTTP Basic Auth简单点说明就是每次请求API时都提供用户的username和password，简言之，Basic Auth是配合RESTful API 使用的最简单的认证方式，只需提供用户名密码即可，但由于有把用户名密码暴露给第三方客户端的风险，在生产环境下被使用的越来越少。因此，在开发对外开放的RESTful API时，尽量避免采用HTTP Basic Auth。

觉得采用TOKEN的方式实现WEB和API的认证。 JSON WEB TOKEN 算是比较成熟的解决方案，因此采用JSON WEB TOKEN。 JSON WEB TOKEN的基本介绍请看 文章开头的后面3个连接。

JWT解决了：
1.作为TOKEN验证使用时解决了用户直接输入账号和密码的进行认证的问题。
2.部分数据安全传输的问题（例如第2个链接的文章，是添加关注，服务器生成的连接，可以安全的通过邮件发送给目标客户，而不暴露操作用户的相关信息）。

作为TOKEN使用，JWT的payload需要有关于用户信息的字段，不然怎么知道是哪个用户在操作，一般不要填写敏感信息，如用户密码等，因为是通过base64编码，是可以破解的。用户登录和获取TOKEN的接口是需要HTTPS加密的，否则用户账号和密码是会暴露的，也就没有什么安全性可言了。

请求时TOKEN的上传可以用以下方式：
1.通过cookie
2.通过HTTP Authorization Head中
3.GET/POST方法，直接通过参数形式。

安全性：
1.首先要保证登录和获得TOKEN的接口需要HTTPS加密
2.防止重放攻击:目前想到的 客户端和服务器间有一个共享的秘钥，在调用API时需要将API的方法、参数、TOKEN做一次签名（可用jwt）。服务器首先验证方法、参数、TOKEN的签名是否正确，然后验证TOKEN的签名是否正确。第一次签名时保证即使请求被劫持，劫持者也没有办法假冒其它请求或者修改参数，在一定程度上保证了安全性。 第二次签名验证主要是验证TOKEN的有效性，验证用户身份。

以上步骤需要服务器上保存两种秘钥，第一种是生产TOKEN的秘钥，这个只有服务器程序知道。第二种秘钥是针对每个使用接口的开发者的共享秘钥，这个秘钥只需要服务器和开发者知道（开发者可以登录网站，在申请使用接口时，自定义自己的共享秘钥）。

3.共享秘钥的保存：共享秘钥需要安全的保存，不能被泄漏。

-----------------------以下拷贝自第6个链接------------------------------------------
以前总是通过timestamp来防止重放攻击，但是这样并不能保证每次请求都是一次性的。今天看到了一篇文章介绍的通过nonce（Number used once）来保证一次有效，感觉两者结合一下，就能达到一个非常好的效果了。

重放攻击是计算机世界黑客常用的攻击方式之一，所谓重放攻击就是攻击者发送一个目的主机已接收过的包，来达到欺骗系统的目的，主要用于身份认证过程。
首先要明确一个事情，重放攻击是二次请求，黑客通过抓包获取到了请求的HTTP报文，然后黑客自己编写了一个类似的HTTP请求，发送给服务器。也就是说服务器处理了两个请求，先处理了正常的HTTP请求，然后又处理了黑客发送的篡改过的HTTP请求。

基于timestamp的方案

每次HTTP请求，都需要加上timestamp参数，然后把timestamp和其他参数一起进行数字签名。因为一次正常的HTTP请求，从发出到达服务器一般都不会超过60s，所以服务器收到HTTP请求之后，首先判断时间戳参数与当前时间相比较，是否超过了60s，如果超过了则认为是非法的请求。

假如黑客通过抓包得到了我们的请求url：
http://koastal.site/index/Inf...
其中

$sign=md5($uid.$token.$stime);
// 服务器通过uid从数据库中可读出token

一般情况下，黑客从抓包重放请求耗时远远超过了60s，所以此时请求中的stime参数已经失效了。
如果黑客修改stime参数为当前的时间戳，则sign参数对应的数字签名就会失效，因为黑客不知道token值，没有办法生成新的数字签名。

但这种方式的漏洞也是显而易见的，如果在60s之内进行重放攻击，那就没办法了，所以这种方式不能保证请求仅一次有效。

基于nonce的方案

nonce的意思是仅一次有效的随机字符串，要求每次请求时，该参数要保证不同，所以该参数一般与时间戳有关，我们这里为了方便起见，直接使用时间戳的16进制，实际使用时可以加上客户端的ip地址，mac地址等信息做个哈希之后，作为nonce参数。
我们将每次请求的nonce参数存储到一个“集合”中，可以json格式存储到数据库或缓存中。
每次处理HTTP请求时，首先判断该请求的nonce参数是否在该“集合”中，如果存在则认为是非法请求。

假如黑客通过抓包得到了我们的请求url：
http://koastal.site/index/Inf...

其中

$sign=md5($uid.$token.$nonce);
// 服务器通过uid从数据库中可读出token

nonce参数在首次请求时，已经被存储到了服务器上的“集合”中，再次发送请求会被识别并拒绝。
nonce参数作为数字签名的一部分，是无法篡改的，因为黑客不清楚token，所以不能生成新的sign。

这种方式也有很大的问题，那就是存储nonce参数的“集合”会越来越大，验证nonce是否存在“集合”中的耗时会越来越长。我们不能让nonce“集合”无限大，所以需要定期清理该“集合”，但是一旦该“集合”被清理，我们就无法验证被清理了的nonce参数了。也就是说，假设该“集合”平均1天清理一次的话，我们抓取到的该url，虽然当时无法进行重放攻击，但是我们还是可以每隔一天进行一次重放攻击的。而且存储24小时内，所有请求的“nonce”参数，也是一笔不小的开销。

基于timestamp和nonce的方案

那我们如果同时使用timestamp和nonce参数呢？
nonce的一次性可以解决timestamp参数60s的问题，timestamp可以解决nonce参数“集合”越来越大的问题。

我们在timestamp方案的基础上，加上nonce参数，因为timstamp参数对于超过60s的请求，都认为非法请求，所以我们只需要存储60s的nonce参数的“集合”即可。

假如黑客通过抓包得到了我们的请求url：
http://koastal.site/index/Inf...

其中

$sign=md5($uid.$token.$stime.$nonce);
// 服务器通过uid从数据库中可读出token

如果在60s内，重放该HTTP请求，因为nonce参数已经在首次请求的时候被记录在服务器的nonce参数“集合”中，所以会被判断为非法请求。超过60s之后，stime参数就会失效，此时因为黑客不清楚token的值，所以无法重新生成签名。

综上，我们认为一次正常的HTTP请求发送不会超过60s，在60s之内的重放攻击可以由nonce参数保证，超过60s的重放攻击可以由stime参数保证。

因为nonce参数只会在60s之内起作用，所以只需要保存60s之内的nonce参数即可。

我们并不一定要每个60s去清理该nonce参数的集合，只需要在新的nonce到来时，判断nonce集合最后一次修改时间，超过60s的话，就清空该集合，存放新的nonce参数集合。其实nonce参数集合可以存放的时间更久一些，但是最少是60s。

验证流程

//判断stime参数是否有效
if( $now - $stime > 60){

die("请求超时");

}
//判断nonce参数是否在“集合”已存在
if( in_array($nonce,$nonceArray) ){

die("请求仅一次有效");

}
//验证数字签名
if ( $sign != md5($uid.$token.$stime.$nonce) ){

die("数字签名验证失败");

}
//判断是否需要清理nonce集合
if( $now - $nonceArray->lastModifyTime > 60 ){

$nonceArray = null;

}
//记录本次请求的nonce参数
$nonceArray.push($nonce);

//开始处理合法的请求