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OAuth 2.0 的一个简单解释

OAuth 2.0 的四种方式

GitHub OAuth 第三方登录示例教程

OAuth 2.0 的一个简单解释

OAuth 2.0 是目前最流行的授权机制，用来授权第三方应用，获取用户数据。

这个标准比较抽象，使用了很多术语，初学者不容易理解。其实说起来并不复杂，下面我就通过一个简单的类比，帮助大家轻松理解，OAuth 2.0 到底是什么。

一、快递员问题

我住在一个大型的居民小区。

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小区有门禁系统。

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进入的时候需要输入密码。

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我经常网购和外卖，每天都有快递员来送货。我必须找到一个办法，让快递员通过门禁系统，进入小区。

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如果我把自己的密码，告诉快递员，他就拥有了与我同样的权限，这样好像不太合适。万一我想取消他进入小区的权力，也很麻烦，我自己的密码也得跟着改了，还得通知其他的快递员。

有没有一种办法，让快递员能够自由进入小区，又不必知道小区居民的密码，而且他的唯一权限就是送货，其他需要密码的场合，他都没有权限？

二、授权机制的设计

于是，我设计了一套授权机制。

第一步，门禁系统的密码输入器下面，增加一个按钮，叫做"获取授权"。快递员需要首先按这个按钮，去申请授权。

第二步，他按下按钮以后，屋主（也就是我）的手机就会跳出对话框：有人正在要求授权。系统还会显示该快递员的姓名、工号和所属的快递公司。

我确认请求属实，就点击按钮，告诉门禁系统，我同意给予他进入小区的授权。

第三步，门禁系统得到我的确认以后，向快递员显示一个进入小区的令牌（access token）。令牌就是类似密码的一串数字，只在短期内（比如七天）有效。

第四步，快递员向门禁系统输入令牌，进入小区。

有人可能会问，为什么不是远程为快递员开门，而要为他单独生成一个令牌？这是因为快递员可能每天都会来送货，第二天他还可以复用这个令牌。另外，有的小区有多重门禁，快递员可以使用同一个令牌通过它们。

三、互联网场景

我们把上面的例子搬到互联网，就是 OAuth 的设计了。

首先，居民小区就是储存用户数据的网络服务。比如，微信储存了我的好友信息，获取这些信息，就必须经过微信的"门禁系统"。

其次，快递员（或者说快递公司）就是第三方应用，想要穿过门禁系统，进入小区。

最后，我就是用户本人，同意授权第三方应用进入小区，获取我的数据。

简单说，OAuth 就是一种授权机制。数据的所有者告诉系统，同意授权第三方应用进入系统，获取这些数据。系统从而产生一个短期的进入令牌（token），用来代替密码，供第三方应用使用。

四、令牌与密码

令牌（token）与密码（password）的作用是一样的，都可以进入系统，但是有三点差异。

（1）令牌是短期的，到期会自动失效，用户自己无法修改。密码一般长期有效，用户不修改，就不会发生变化。

（2）令牌可以被数据所有者撤销，会立即失效。以上例而言，屋主可以随时取消快递员的令牌。密码一般不允许被他人撤销。

（3）令牌有权限范围（scope），比如只能进小区的二号门。对于网络服务来说，只读令牌就比读写令牌更安全。密码一般是完整权限。

上面这些设计，保证了令牌既可以让第三方应用获得权限，同时又随时可控，不会危及系统安全。这就是 OAuth 2.0 的优点。

注意，只要知道了令牌，就能进入系统。系统一般不会再次确认身份，所以令牌必须保密，泄漏令牌与泄漏密码的后果是一样的。 这也是为什么令牌的有效期，一般都设置得很短的原因。

OAuth 2.0 对于如何颁发令牌的细节，规定得非常详细。具体来说，一共分成四种授权类型（authorization grant），即四种颁发令牌的方式，适用于不同的互联网场景。下一篇文章，我就来介绍这四种类型，并给出代码实例。

OAuth 2.0 的四种方式

上一篇文章介绍了 OAuth 2.0 是一种授权机制，主要用来颁发令牌（token）。本文接着介绍颁发令牌的实务操作。

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下面我假定，你已经理解了 OAuth 2.0 的含义和设计思想，否则请先阅读这个系列的上一篇文章。

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RFC 6749

OAuth 2.0 的标准是 RFC 6749 文件。该文件先解释了 OAuth 是什么。

OAuth 引入了一个授权层，用来分离两种不同的角色：客户端和资源所有者。......资源所有者同意以后，资源服务器可以向客户端颁发令牌。客户端通过令牌，去请求数据。

这段话的意思就是，OAuth 的核心就是向第三方应用颁发令牌。然后，RFC 6749 接着写道：

（由于互联网有多种场景，）本标准定义了获得令牌的四种授权方式（authorization grant ）。

也就是说，OAuth 2.0 规定了四种获得令牌的流程。你可以选择最适合自己的那一种，向第三方应用颁发令牌。下面就是这四种授权方式。

• 授权码（authorization-code）
• 隐藏式（implicit）
• 密码式（password）：
• 客户端凭证（client credentials）

注意，不管哪一种授权方式，第三方应用申请令牌之前，都必须先到系统备案，说明自己的身份，然后会拿到两个身份识别码：客户端 ID（client ID）和客户端密钥（client secret）。这是为了防止令牌被滥用，没有备案过的第三方应用，是不会拿到令牌的。

第一种授权方式：授权码

授权码（authorization code）方式，指的是第三方应用先申请一个授权码，然后再用该码获取令牌。

这种方式是最常用的流程，安全性也最高，它适用于那些有后端的 Web 应用。授权码通过前端传送，令牌则是储存在后端，而且所有与资源服务器的通信都在后端完成。这样的前后端分离，可以避免令牌泄漏。

第一步，A 网站提供一个链接，用户点击后就会跳转到 B 网站，授权用户数据给 A 网站使用。下面就是 A 网站跳转 B 网站的一个示意链接。

https://b.com/oauth/authorize?
  response_type=code&
  client_id=CLIENT_ID&
  redirect_uri=CALLBACK_URL&
  scope=read

上面 URL 中，response_type参数表示要求返回授权码（code），client_id参数让 B 知道是谁在请求，redirect_uri参数是 B 接受或拒绝请求后的跳转网址，scope参数表示要求的授权范围（这里是只读）。

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第二步，用户跳转后，B 网站会要求用户登录，然后询问是否同意给予 A 网站授权。用户表示同意，这时 B 网站就会跳回redirect_uri参数指定的网址。跳转时，会传回一个授权码，就像下面这样。

https://a.com/callback?code=AUTHORIZATION_CODE

上面 URL 中，code参数就是授权码。

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第三步，A 网站拿到授权码以后，就可以在后端，向 B 网站请求令牌。

https://b.com/oauth/token?
 client_id=CLIENT_ID&
 client_secret=CLIENT_SECRET&
 grant_type=authorization_code&
 code=AUTHORIZATION_CODE&
 redirect_uri=CALLBACK_URL

上面 URL 中，client_id参数和client_secret参数用来让 B 确认 A 的身份（client_secret参数是保密的，因此只能在后端发请求），grant_type参数的值是AUTHORIZATION_CODE，表示采用的授权方式是授权码，code参数是上一步拿到的授权码，redirect_uri参数是令牌颁发后的回调网址。

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第四步，B 网站收到请求以后，就会颁发令牌。具体做法是向redirect_uri指定的网址，发送一段 JSON 数据。

{    
  "access_token":"ACCESS_TOKEN",
  "token_type":"bearer",
  "expires_in":2592000,
  "refresh_token":"REFRESH_TOKEN",
  "scope":"read",
  "uid":100101,
  "info":{...}
}

上面 JSON 数据中，access_token字段就是令牌，A 网站在后端拿到了。

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第二种方式：隐藏式

有些 Web 应用是纯前端应用，没有后端。这时就不能用上面的方式了，必须将令牌储存在前端。RFC 6749 就规定了第二种方式，允许直接向前端颁发令牌。这种方式没有授权码这个中间步骤，所以称为（授权码）"隐藏式"（implicit）。

第一步，A 网站提供一个链接，要求用户跳转到 B 网站，授权用户数据给 A 网站使用。

https://b.com/oauth/authorize?
  response_type=token&
  client_id=CLIENT_ID&
  redirect_uri=CALLBACK_URL&
  scope=read

上面 URL 中，response_type参数为token，表示要求直接返回令牌。

第二步，用户跳转到 B 网站，登录后同意给予 A 网站授权。这时，B 网站就会跳回redirect_uri参数指定的跳转网址，并且把令牌作为 URL 参数，传给 A 网站。

https://a.com/callback#token=ACCESS_TOKEN

上面 URL 中，token参数就是令牌，A 网站因此直接在前端拿到令牌。

注意，令牌的位置是 URL 锚点（fragment），而不是查询字符串（querystring），这是因为 OAuth 2.0 允许跳转网址是 HTTP 协议，因此存在"中间人攻击"的风险，而浏览器跳转时，锚点不会发到服务器，就减少了泄漏令牌的风险。

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这种方式把令牌直接传给前端，是很不安全的。因此，只能用于一些安全要求不高的场景，并且令牌的有效期必须非常短，通常就是会话期间（session）有效，浏览器关掉，令牌就失效了。

第三种方式：密码式

如果你高度信任某个应用，RFC 6749 也允许用户把用户名和密码，直接告诉该应用。该应用就使用你的密码，申请令牌，这种方式称为"密码式"（password）。

第一步，A 网站要求用户提供 B 网站的用户名和密码。拿到以后，A 就直接向 B 请求令牌。

https://oauth.b.com/token?
  grant_type=password&
  username=USERNAME&
  password=PASSWORD&
  client_id=CLIENT_ID

上面 URL 中，grant_type参数是授权方式，这里的password表示"密码式"，username和password是 B 的用户名和密码。

第二步，B 网站验证身份通过后，直接给出令牌。注意，这时不需要跳转，而是把令牌放在 JSON 数据里面，作为 HTTP 回应，A 因此拿到令牌。

这种方式需要用户给出自己的用户名/密码，显然风险很大，因此只适用于其他授权方式都无法采用的情况，而且必须是用户高度信任的应用。

第四种方式：凭证式

最后一种方式是凭证式（client credentials），适用于没有前端的命令行应用，即在命令行下请求令牌。

第一步，A 应用在命令行向 B 发出请求。

https://oauth.b.com/token?
  grant_type=client_credentials&
  client_id=CLIENT_ID&
  client_secret=CLIENT_SECRET

上面 URL 中，grant_type参数等于client_credentials表示采用凭证式，client_id和client_secret用来让 B 确认 A 的身份。

第二步，B 网站验证通过以后，直接返回令牌。

这种方式给出的令牌，是针对第三方应用的，而不是针对用户的，即有可能多个用户共享同一个令牌。

令牌的使用

A 网站拿到令牌以后，就可以向 B 网站的 API 请求数据了。

此时，每个发到 API 的请求，都必须带有令牌。具体做法是在请求的头信息，加上一个Authorization字段，令牌就放在这个字段里面。

curl -H "Authorization: Bearer ACCESS_TOKEN" \
"https://api.b.com"

上面命令中，ACCESS_TOKEN就是拿到的令牌。

更新令牌

令牌的有效期到了，如果让用户重新走一遍上面的流程，再申请一个新的令牌，很可能体验不好，而且也没有必要。OAuth 2.0 允许用户自动更新令牌。

具体方法是，B 网站颁发令牌的时候，一次性颁发两个令牌，一个用于获取数据，另一个用于获取新的令牌（refresh token 字段）。令牌到期前，用户使用 refresh token 发一个请求，去更新令牌。

https://b.com/oauth/token?
  grant_type=refresh_token&
  client_id=CLIENT_ID&
  client_secret=CLIENT_SECRET&
  refresh_token=REFRESH_TOKEN

上面 URL 中，grant_type参数为refresh_token表示要求更新令牌，client_id参数和client_secret参数用于确认身份，refresh_token参数就是用于更新令牌的令牌。

B 网站验证通过以后，就会颁发新的令牌。

GitHub OAuth 第三方登录示例教程

这组 OAuth 系列教程，第一篇介绍了基本概念，第二篇介绍了获取令牌的四种方式，今天演示一个实例，如何通过 OAuth 获取 API 数据。

很多网站登录时，允许使用第三方网站的身份，这称为"第三方登录"。

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下面就以 GitHub 为例，写一个最简单的应用，演示第三方登录。

一、第三方登录的原理

所谓第三方登录，实质就是 OAuth 授权。用户想要登录 A 网站，A 网站让用户提供第三方网站的数据，证明自己的身份。获取第三方网站的身份数据，就需要 OAuth 授权。

举例来说，A 网站允许 GitHub 登录，背后就是下面的流程。

1. A 网站让用户跳转到 GitHub。
2. GitHub 要求用户登录，然后询问"A 网站要求获得 xx 权限，你是否同意？"
3. 用户同意，GitHub 就会重定向回 A 网站，同时发回一个授权码。
4. A 网站使用授权码，向 GitHub 请求令牌。
5. GitHub 返回令牌.
6. A 网站使用令牌，向 GitHub 请求用户数据。

下面就是这个流程的代码实现。

二、应用登记

一个应用要求 OAuth 授权，必须先到对方网站登记，让对方知道是谁在请求。

所以，你要先去 GitHub 登记一下。当然，我已经登记过了，你使用我的登记信息也可以，但为了完整走一遍流程，还是建议大家自己登记。这是免费的。

访问这个网址，填写登记表。

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应用的名称随便填，主页 URL 填写http://localhost:8080，跳转网址填写 http://localhost:8080/oauth/redirect。

提交表单以后，GitHub 应该会返回客户端 ID（client ID）和客户端密钥（client secret），这就是应用的身份识别码。

三、示例仓库

我写了一个代码仓库，请将它克隆到本地。

$ git clone git@github.com:ruanyf/node-oauth-demo.git
$ cd node-oauth-demo

两个配置项要改一下，写入上一步的身份识别码。

• index.js：改掉变量clientID and clientSecret
• public/index.html：改掉变量client_id

然后，安装依赖。

$ npm install

启动服务。

$ node index.js

浏览器访问http://localhost:8080，就可以看到这个示例了。

四、浏览器跳转 GitHub

示例的首页很简单，就是一个链接，让用户跳转到 GitHub。

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跳转的 URL 如下。

https://github.com/login/oauth/authorize?
  client_id=7e015d8ce32370079895&
  redirect_uri=http://localhost:8080/oauth/redirect

这个 URL 指向 GitHub 的 OAuth 授权网址，带有两个参数：client_id告诉 GitHub 谁在请求，redirect_uri是稍后跳转回来的网址。

用户点击到了 GitHub，GitHub 会要求用户登录，确保是本人在操作。

五、授权码

登录后，GitHub 询问用户，该应用正在请求数据，你是否同意授权。

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用户同意授权， GitHub 就会跳转到redirect_uri指定的跳转网址，并且带上授权码，跳转回来的 URL 就是下面的样子。

http://localhost:8080/oauth/redirect?
  code=859310e7cecc9196f4af

后端收到这个请求以后，就拿到了授权码（code参数）。

六、后端实现

示例的后端采用 Koa 框架编写，具体语法请看教程。

这里的关键是针对/oauth/redirect的请求，编写一个路由，完成 OAuth 认证。

const oauth = async ctx => {
  // ...
};

app.use(route.get('/oauth/redirect', oauth));

上面代码中，oauth函数就是路由的处理函数。下面的代码都写在这个函数里面。

路由函数的第一件事，是从 URL 取出授权码。

const requestToken = ctx.request.query.code;

七、令牌

后端使用这个授权码，向 GitHub 请求令牌。

const tokenResponse = await axios({
  method: 'post',
  url: 'https://github.com/login/oauth/access_token?' +
    `client_id=${clientID}&` +
    `client_secret=${clientSecret}&` +
    `code=${requestToken}`,
  headers: {
    accept: 'application/json'
  }
});

上面代码中，GitHub 的令牌接口https://github.com/login/oauth/access_token需要提供三个参数。

• client_id：客户端的 ID
• client_secret：客户端的密钥
• code：授权码

作为回应，GitHub 会返回一段 JSON 数据，里面包含了令牌accessToken。

const accessToken = tokenResponse.data.access_token;

八、API 数据

有了令牌以后，就可以向 API 请求数据了。

const result = await axios({
  method: 'get',
  url: `https://api.github.com/user`,
  headers: {
    accept: 'application/json',
    Authorization: `token ${accessToken}`
  }
});

上面代码中，GitHub API 的地址是https://api.github.com/user，请求的时候必须在 HTTP 头信息里面带上令牌Authorization: token 361507da。

然后，就可以拿到用户数据，得到用户的身份。

const name = result.data.name;
ctx.response.redirect(`/welcome.html?name=${name}`);