HttpClient三种不同的服务器认证客户端方案

http://blog.csdn.net/i_lovefish/article/details/9816783

HttpClient三种不同的认证方案: Basic, Digest and NTLM. 这些方案可用于服务器或代理对客户端的认证，简称服务器认证或代理认证。

服务器认证

　　HttpClient处理服务器认证几乎是透明的，仅需要开发人员提供登录信息(login credentials)。登录信息保存在HttpState类的实例中，可以通过 setCredentials(String realm, Credentials cred)和getCredentials(String realm)来获取或设置。注意，设定对非特定站点访问所需要的登录信息，将realm参数置为null. HttpClient内建的自动认证，可以通过HttpMethod类的setDoAuthentication(boolean doAuthentication)方法关闭，而且这次关闭只影响HttpMethod当前的实例。

　　抢先认证(Preemptive Authentication)可以通过下述方法打开.

　　client.getState().setAuthenticationPreemptive(true);

　　在这种模式时，HttpClient会主动将basic认证应答信息传给服务器，即使在某种情况下服务器可能返回认证失败的应答，这样做主要是为了减少连接的建立。为使每个新建的 HttpState实例都实行抢先认证，可以如下设置系统属性。

　　setSystemProperty(Authenticator.PREEMPTIVE_PROPERTY, "true");

　　Httpclient实现的抢先认证遵循rfc2617.

代理认证

　　除了登录信息需单独存放以外，代理认证与服务器认证几乎一致。用 setProxyCredentials(String realm, Credentials cred)和 getProxyCredentials(String realm)设、取登录信息。

　　认证方案(authentication schemes)

　　Basic

　　是HTTP中规定最早的也是最兼容(?)的方案，遗憾的是也是最不安全的一个方案，因为它以明码传送用户名和密码。它要求一个UsernamePasswordCredentials实例，可以指定服务器端的访问空间或采用默认的登录信息。

　　Digest

　　是在HTTP1.1中增加的一个方案，虽然不如Basic得到的软件支持多，但还是有广泛的使用。Digest方案比Basic方案安全得多，因它根本就不通过网络传送实际的密码，传送的是利用这个密码对从服务器传来的一个随机数(nonce)的加密串。它要求一个UsernamePasswordCredentials实例，可以指定服务器端的访问空间或采用默认的登录信息。

NTLM认证

　　这是HttpClient支持的最复杂的认证协议。它M$设计的一个私有协议，没有公开的规范说明。一开始由于设计的缺陷，NTLM的安全性比Digest差，后来经过一个ServicePack补丁后，安全性则比较Digest高。NTLM需要一个NTCredentials实例. 注意，由于NTLM不使用访问空间(realms)的概念，HttpClient利用服务器的域名作访问空间的名字。还需要注意，提供给NTCredentials的用户名，不要用域名的前缀 - 如: "adrian" 是正确的，而 "DOMAIN\adrian" 则是错的.

　　NTLM认证的工作机制与basic和digest有很大的差别。这些差别一般由HttpClient处理，但理解这些差别有助避免在使用NTLM认证时出现错误。

　　从HttpClientAPI的角度来看，NTLM与其它认证方式一样的工作，差别是需要提供‘NTCredentials‘实例而不是‘UsernamePasswordCredentials‘，对NTLM认证，访问空间是连接到的机器的域名，这对多域名主机会有一些麻烦.只有HttpClient连接中指定的域名才是认证用的域名。建议将realm设为null以使用默认的设置。

　　NTLM只是认证了一个连接而不是一请求，所以每当一个新的连接建立就要进行一次认证，且在认证的过程中保持连接是非常重要的。 因此，NTLM不能同时用于代理认证和服务器认证，也不能用于http1.0连接或服务器不支持持久连接的情况。

Http基本认证

这是一个用于web浏览器或其他客户端在请求时提供用户名和密码的登录认证,要实现这个认证很简单:

我们先来看下协议里面怎么定义这个认证的. 1. 编码: 将用户名 追加一个 冒号(‘:‘)接上密码,把得出的结果字符串在用Base64算法编码.

1. 请求头: Authorization: 认证类型 编码字符串

来看一下客户端如何发起请求例如,有一个用户名为:tom, 密码为:123456 怎么认证呢?

步骤如下 1. 编码

Base64(‘tom:123456‘) == dG9tOjEyMzQ1Ng==;

1. 把编码结果放到请求头当中

   Authorization: Basic dG9tOjEyMzQ1Ng==

请求样例客户端

1
2
3

GET / HTTP/1.1
Host: localhost
Authorization: Basic dG9tOjEyMzQ1Ng

服务端应答

1
2
3
4

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 53

如果没有认证信息

1
2
3

HTTP/1.1 401 Authorization Required
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
WWW-Authenticate: Basic realm="Users"

验证失败的时候,响应头加上WWW-Authenticate: Basic realm="请求域".

这种http 基本实现,几乎目前所有浏览器都支持.不过,大家可以发现,直接把用户名和密码只是进行一次base64 编码实际上是很不安全的,因为对base64进行反编码十分容易,所以这种验证虽然简便,但是很少会在公开访问的互联网使用,一般多用在小的私有系统,例如,你们家里头的路由器,多用这种认证方式.

Http 摘要认证

这个认证可以看做是基本认证的增强版本,使用随机数+密码进行md5,防止通过直接的分析密码MD5防止破解. 摘要访问认证最初由 RFC 2069 (HTTP的一个扩展：摘要访问认证)中被定义加密步骤:

后来发现,就算这样还是不安全(md5 可以用彩虹表进行攻击),所以在RFC 2617入了一系列安全增强的选项；“保护质量”(qop)、随机数计数器由客户端增加、以及客户生成的随机数。这些增强为了防止如选择明文攻击的密码分析。

1. 如果 qop 值为“auth”或未指定，那么 HA2 为

   

2. 如果 qop 值为“auth-int”，那么 HA2 为

   

3. 如果 qop 值为“auth”或“auth-int”，那么如下计算 response：

   

4. 如果 qop 未指定，那么如下计算 response：

   

好了,知道加密步骤,下面我们用文字来描述一下;

最后,我们的response 由三步计算所得. 1. 对用户名、认证域(realm)以及密码的合并值计算 MD5 哈希值，结果称为 HA1。

HA1 = MD5( "tom:Hi!:123456" ) = d8ae91c6c50fabdac442ef8d6a68ae8c

1. 对HTTP方法以及URI的摘要的合并值计算 MD5 哈希值，例如，"GET" 和 "/index.html"，结果称为 HA2。

   HA2 = MD5( "GET:/" ) = 71998c64aea37ae77020c49c00f73fa8

2. 最后生成的响应码

   Response = MD5("d8ae91c6c50fabdac442ef8d6a68ae8c:L4qfzASytyQJAC2B1Lvy2llPpj9R8Jd3:00000001:c2dc5b32ad69187a
   :auth:71998c64aea37ae77020c49c00f73fa8") = 2f22e6d56dabb168702b8bb2d4e72453;

RFC2617 的安全增强的主要方式:

发起请求的时候,服务器会生成一个密码随机数(nonce)(而这个随机数只有每次"401"相应后才会更新),为了防止攻击者可以简单的使用同样的认证信息发起老的请求,于是,在后续的请求中就有一个随机数计数器(cnonce),而且每次请求必须必前一次使用的打.这样,服务器每次生成新的随机数都会记录下来,计数器增加.在RESPONSE 码中我们可以看出计数器的值会导致不同的值,这样就可以拒绝掉任何错误的请求.

请求样例(服务端 qop 设置为"auth")

客户端 无认证

1
2

GET / HTTP/1.1
Host: localhost

服务器响应(qop 为 ‘auth‘)

1
2
3

HTTP/1.1 401 Authorization Required
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
WWW-Authenticate: Digest realm="Hi!", nonce="HSfb5dy15hKejXAbZ2VXjVbgNC8sC1Gq", qop="auth"

客户端请求(用户名: "tom", 密码 "123456")

1
2
3
4
5
6
7
8
9

GET / HTTP/1.1
Host: localhost
Authorization: Digest username="tom",
                     realm="Hi!",
                     nonce="L4qfzASytyQJAC2B1Lvy2llPpj9R8Jd3",
                     uri="/",
                     qop=auth,
                     nc=00000001,
                     cnonce="c2dc5b32ad69187a",                     response="2f22e6d56dabb168702b8bb2d4e72453"

服务端应答

1
2
3
4

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 13 Jun 2013 20:25:37 GMT
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 53

注意qop 设置的时候慎用:auth-int,因为一些常用浏览器和服务端并没有实现这个协议.

http协议的认证模式
http 的认证模式
　　SIP类似Http协议。其认证模式也一样。Http协议（RFC 2616 ）规定可以采用Base模式和摘要模式（Digest schema）。RFC 2617 专门对两种认证模式做了规定。RFC 1321 是MD5标准。Digest对现代密码破解来说并不强壮，但比基本模式还是好很多。MD5已经被山东大学教授找到方法可以仿冒（我的理解），但现在还在广泛使用。
1.最简单的攻击方式
　　如果网站要求认证，客户端发送明文的用户名密码，那网络上的窃听者可以轻而易举的获得用户名密码，起不到安全作用。我上学时曾在科大实验室局域网内窃听别人的科大BBS的密码，发现BBS的用户名密码居然是明文传输的。那种做贼的心虚和做贼的兴奋让人激动莫名。偷人钱财会受到道德谴责，偷人密码只会暗自得意忘形。比“窃书不算偷”还没有罪恶感。因此你的用户名和密码明文传输的话，无异将一块肥肉放在嘴馋的人面前。现在很多ASP网站的认证都将用户名和密码用MD5加密。MD5是将任意长度的字符串和128位的随机数字运算后生成一个16byte的加密字符串。因此窃听者抓住的是一团乱码。但是，这有一个问题：如果窃听者就用这团乱码去认证，还是可以认证通过。因为服务器将用户名密码MD5加密后得到的字符串就是那一团乱码，自然不能区别谁是合法用户。这叫重放攻击（replay attack）。这和HTTP的基本认证模式差不多。为了安全，不要让别人不劳而获，自然要做基本的防范。下面是Http协议规定的两种认证模式。
2.基本认证模式
　　客户向服务器发送请求，服务器返回401（未授权），要求认证。401消息的头里面带了挑战信息。realm用以区分要不同认证的部分。客户端收到401后，将用户名密码和挑战信息用BASE64加密形成证书，发送回服务器认证。语法如下：
      challenge   = "Basic" realm
      credentials = "Basic" basic-credentials
示例：
   认证头： WWW-Authenticate: Basic realm="[email protected]"
   证书：Authorization: Basic QsdfgWGHffuIcaNlc2FtZQ==
3.摘要访问认证
　　为了防止重放攻击，采用摘要访问认证。在客户发送请求后，收到一个401（未授权）消息，包含一个Challenge。消息里面有一个唯一的字符串：nonce，每次请求都不一样。客户将用户名密码和401消息返回的挑战一起加密后传给服务器。这样即使有窃听，他也无法通过每次认证，不能重放攻击。Http并不是一个安全的协议。其内容都是明文传输。因此不要指望Http有多安全。
语法：
      challenge        =  "Digest" digest-challenge
      digest-challenge  = 1#( realm | [ domain ] | nonce |
                          [ opaque ] |[ stale ] | [ algorithm ] |
                          [ qop-options ] | [auth-param] )
      domain            = "domain" "="  URI ( 1*SP URI ) 
      URI               = absoluteURI | abs_path
      nonce             = "nonce" "=" nonce-value
      nonce-value       = quoted-string
      opaque            = "opaque" "=" quoted-string
      stale             = "stale" "=" ( "true" | "false" )
      algorithm         = "algorithm" "=" ( "MD5" | "MD5-sess" |
                           token )
      qop-options       = "qop" "="  1#qop-value 
      qop-value         = "auth" | "auth-int" | token
realm：让客户知道使用哪个用户名和密码的字符串。不同的领域可能密码不一样。至少告诉用户是什么主机做认证，他可能会提示用哪个用户名登录，类似一个Email。
domain：一个URI列表，指示要保护的域。可能是一个列表。提示用户这些URI采用一样的认证。如果为空或忽略则为整个服务器。
nonce：随机字符串，每次401都不一样。跟算法有关。算法类似Base64加密：time-stamp H(time-stamp ":" ETag ":" private-key) 。time-stamp为服务器时钟，ETag为请求的Etag头。private-key为服务器知道的一个值。
opaque：服务器产生的由客户下去请求时原样返回。最好是Base64串或十六进制字符串。
auth-param：为扩展用的，现阶段忽略。
其他域请参考RFC2617。
授权头语法：
       credentials      = "Digest" digest-response
       digest-response  = 1#( username | realm | nonce | digest-uri
                       | response | [ algorithm ] | [cnonce] |
                       [opaque] | [message-qop] |
                           [nonce-count]  | [auth-param] )
       username         = "username" "=" username-value
       username-value   = quoted-string
       digest-uri       = "uri" "=" digest-uri-value
       digest-uri-value = request-uri   ; As specified by HTTP/1.1
       message-qop      = "qop" "=" qop-value
       cnonce           = "cnonce" "=" cnonce-value
       cnonce-value     = nonce-value
       nonce-count      = "nc" "=" nc-value
       nc-value         = 8LHEX
       response         = "response" "=" request-digest
       request-digest =  32LHEX 
       LHEX             =  "0" | "1" | "2" | "3" |
                           "4" | "5" | "6" | "7" |
                           "8" | "9" | "a" | "b" |
                           "c" | "d" | "e" | "f"
response：加密后的密码
digest-uri：拷贝Request-Line，用于Proxy
cnonce：如果qop设置，才设置，用于双向认证，防止攻击。
nonce-count:如果服务器看到同样的计数，就是一次重放。
示例：
401响应：        HTTP/1.1 401 Unauthorized
         WWW-Authenticate: Digest
                 realm="[email protected]",
                 qop="auth,auth-int",
                 nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093",
                 opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"
再次请求：
         Authorization: Digest username="Mufasa",
                 realm="[email protected]",
                 nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093",
                 uri="/dir/index.html",
                 qop=auth,
                 nc=00000001,
                 cnonce="0a4f113b",
                 response="6629fae49393a05397450978507c4ef1",
                 opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"
4.比较基本认证和摘要访问认证都是很脆弱的。基本认证可以让窃听者直接获得用户名和密码，而摘要访问认证窃听者只能获得一次请求的文档。