WebApi接口安全认证

    摘要访问认证是一种协议规定的Web服务器用来同网页浏览器进行认证信息协商的方法。它在密码发出前，先对其应用哈希函数，这相对于HTTP基本认证发送明文而言，更安全。从技术上讲，摘要认证是使用随机数来阻止进行密码分析的MD5加密哈希函数应用。它使用HTTP协议。

一、摘要认证基本流程：

1.客户端请求 (无认证)

Html代码  

1. GET /dir/index.html HTTP/1.0  
2. Host: localhost  

2.服务器响应

服务端返回401未验证的状态，并且返回WWW-Authenticate信息,包含了验证方式Digest，realm，qop，nonce，opaque的值。其中：

Digest：认证方式；

realm：领域，领域参数是强制的，在所有的盘问中都必须有，它的目的是鉴别SIP消息中的机密，在SIP实际应用中，它通常设置为SIP代理服务器所负责的域名；

qop：保护的质量，这个参数规定服务器支持哪种保护方案，客户端可以从列表中选择一个。值 “auth”表示只进行身份查验， “auth-int”表示进行查验外，还有一些完整性保护。需要看更详细的描述，请参阅RFC2617；

nonce：为一串随机值，在下面的请求中会一直使用到，当过了存活期后服务端将刷新生成一个新的nonce值；

opaque：一个不透明的（不让外人知道其意义）数据字符串，在盘问中发送给用户。

Html代码  

1. HTTP/1.0 401 Unauthorized  
2. Server: HTTPd/0.9  
3. Date: Sun, 10 Apr 2005 20:26:47 GMT  
4. WWW-Authenticate: Digest realm="testrealm@host.com",  
5.                         qop="auth,auth-int",  
6.                         nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093",  
7.                         opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"  

3.客户端请求  (用户名 "Mufasa", 密码 "Circle Of Life")

客户端接受到请求返回后，进行HASH运算，返回Authorization参数

其中：realm，nonce，qop由服务器产生；

uri：客户端想要访问的URI；

nc：“现时”计数器，这是一个16进制的数值，即客户端发送出请求的数量（包括当前这个请求），这些请求都使用了当前请求中这个“现时”值。例如，对一个给定的“现时”值，在响应的第一个请求中，客户端将发送“nc=00000001”。这个指示值的目的，是让服务器保持这个计数器的一个副本，以便检测重复的请求。如果这个相同的值看到了两次，则这个请求是重复的；

cnonce：这是一个不透明的字符串值，由客户端提供，并且客户端和服务器都会使用，以避免用明文文本。这使得双方都可以查验对方的身份，并对消息的完整性提供一些保护；

response：这是由用户代理软件计算出的一个字符串，以证明用户知道口令。

Html代码  

1. <strong>response计算过程：</strong>  
2. HA1=MD5(A1)=MD5(username:realm:password)  
3. 如果 qop 值为“auth”或未指定，那么 HA2 为  
4. HA2=MD5(A2)=MD5(method:digestURI)  
5. 如果 qop 值为“auth-int”，那么 HA2 为  
6. HA2=MD5(A2)=MD5(method:digestURI:MD5(entityBody))  
7. 如果 qop 值为“auth”或“auth-int”，那么如下计算 response：  
8. response=MD5(HA1:nonce:nonceCount:clientNonce:qop:HA2)  
9. 如果 qop 未指定，那么如下计算 response：  
10. response=MD5(HA1:nonce:HA2)  

 请求头：

Html代码  

1. GET /dir/index.html HTTP/1.0  
2. Host: localhost  
3. Authorization: Digest username="Mufasa",  
4.                      realm="testrealm@host.com",  
5.                      nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093",  
6.                      uri="/dir/index.html",  
7.                      qop=auth,  
8.                      nc=00000001,  
9.                      cnonce="0a4f113b",  
10.                      response="6629fae49393a05397450978507c4ef1",  
11.                      opaque="5ccc069c403ebaf9f0171e9517f40e41"  

4.服务器响应

当服务器接收到摘要响应，也要重新计算响应中各参数的值，并利用客户端提供的参数值，和服务器上存储的口令，进行比对。如果计算结果与收到的客户响应值是相同的，则客户已证明它知道口令，因而客户的身份验证通过。

Html代码  

1. HTTP/1.0 200 OK  

二、服务端验证

编写一个自定义消息处理器，需要通过System.Net.Http.DelegatingHandler进行派生，并重写SendAsync方法。

C#代码  

1. public class AuthenticationHandler : DelegatingHandler  
2. {  
3.     protected async override Task<HttpResponseMessage> SendAsync(HttpRequestMessage request, CancellationToken cancellationToken)  
4.     {  
5.         try  
6.         {  
7.             HttpRequestHeaders headers = request.Headers;  
8.             if (headers.Authorization != null)  
9.             {  
10.                 Header header = new Header(request.Headers.Authorization.Parameter, request.Method.Method);  
11.   
12.                 if (Nonce.IsValid(header.Nonce, header.NounceCounter))  
13.                 {  
14.                     // Just assuming password is same as username for the purpose of illustration  
15.                     string password = header.UserName;  
16.   
17.                     string ha1 = String.Format("{0}:{1}:{2}", header.UserName, header.Realm, password).ToMD5Hash();  
18.   
19.                     string ha2 = String.Format("{0}:{1}", header.Method, header.Uri).ToMD5Hash();  
20.   
21.                     string computedResponse = String.Format("{0}:{1}:{2}:{3}:{4}:{5}",  
22.                                         ha1, header.Nonce, header.NounceCounter,header.Cnonce, "auth", ha2).ToMD5Hash();  
23.   
24.                     if (String.CompareOrdinal(header.Response, computedResponse) == 0)  
25.                     {  
26.                         // digest computed matches the value sent by client in the response field.  
27.                         // Looks like an authentic client! Create a principal.  
28.                         var claims = new List<Claim>  
29.                         {  
30.                                         new Claim(ClaimTypes.Name, header.UserName),  
31.                                         new Claim(ClaimTypes.AuthenticationMethod, AuthenticationMethods.Password)  
32.                         };  
33.   
34.                         ClaimsPrincipal principal = new ClaimsPrincipal(new[] { new ClaimsIdentity(claims, "Digest") });  
35.   
36.                         Thread.CurrentPrincipal = principal;  
37.   
38.                         if (HttpContext.Current != null)  
39.                             HttpContext.Current.User = principal;  
40.                     }  
41.                 }  
42.             }  
43.   
44.             HttpResponseMessage response = await base.SendAsync(request, cancellationToken);  
45.   
46.             if (response.StatusCode == HttpStatusCode.Unauthorized)  
47.             {  
48.                 response.Headers.WwwAuthenticate.Add(new AuthenticationHeaderValue("Digest",Header.UnauthorizedResponseHeader.ToString()));  
49.             }  
50.   
51.             return response;  
52.         }  
53.         catch (Exception)  
54.         {  
55.             var response = request.CreateResponse(HttpStatusCode.Unauthorized);  
56.             response.Headers.WwwAuthenticate.Add(new AuthenticationHeaderValue("Digest",Header.UnauthorizedResponseHeader.ToString()));  
57.   
58.             return response;  
59.         }  
60.     }  
61. }  

 Header类

C#代码  

1. public class Header  
2. {  
3.     public Header() { }  
4.   
5.     public Header(string header, string method)  
6.     {  
7.         string keyValuePairs = header.Replace("\"", String.Empty);  
8.   
9.         foreach (string keyValuePair in keyValuePairs.Split(‘,‘))  
10.         {  
11.             int index = keyValuePair.IndexOf("=", System.StringComparison.Ordinal);  
12.             string key = keyValuePair.Substring(0, index);  
13.             string value = keyValuePair.Substring(index + 1);  
14.   
15.             switch (key)  
16.             {  
17.                 case "username": this.UserName = value; break;  
18.                 case "realm": this.Realm = value; break;  
19.                 case "nonce": this.Nonce = value; break;  
20.                 case "uri": this.Uri = value; break;  
21.                 case "nc": this.NounceCounter = value; break;  
22.                 case "cnonce": this.Cnonce = value; break;  
23.                 case "response": this.Response = value; break;  
24.                 case "method": this.Method = value; break;  
25.             }  
26.         }  
27.   
28.         if (String.IsNullOrEmpty(this.Method))  
29.             this.Method = method;  
30.     }  
31.   
32.     public string Cnonce { get; private set; }  
33.     public string Nonce { get; private set; }  
34.     public string Realm { get; private set; }  
35.     public string UserName { get; private set; }  
36.     public string Uri { get; private set; }  
37.     public string Response { get; private set; }  
38.     public string Method { get; private set; }  
39.     public string NounceCounter { get; private set; }  
40.   
41.     // This property is used by the handler to generate a  
42.     // nonce and get it ready to be packaged in the  
43.     // WWW-Authenticate header, as part of 401 response  
44.     public static Header UnauthorizedResponseHeader  
45.     {  
46.         get  
47.         {  
48.             return new Header()  
49.             {  
50.                 Realm = "MyRealm",  
51.                 Nonce = WebApiDemo.Nonce.Generate()  
52.             };  
53.         }  
54.     }  
55.   
56.     public override string ToString()  
57.     {  
58.         StringBuilder header = new StringBuilder();  
59.         header.AppendFormat("realm=\"{0}\"", Realm);  
60.         header.AppendFormat(",nonce=\"{0}\"", Nonce);  
61.         header.AppendFormat(",qop=\"{0}\"", "auth");  
62.         return header.ToString();  
63.     }  
64. }  

C#代码  

1. public class Nonce  
2. {  
3.     private static ConcurrentDictionary<string, Tuple<int, DateTime>>  
4.     nonces = new ConcurrentDictionary<string, Tuple<int, DateTime>>();  
5.   
6.     public static string Generate()  
7.     {  
8.         byte[] bytes = new byte[16];  
9.   
10.         using (var rngProvider = new RNGCryptoServiceProvider())  
11.         {  
12.             rngProvider.GetBytes(bytes);  
13.         }  
14.   
15.         string nonce = bytes.ToMD5Hash();  
16.   
17.         nonces.TryAdd(nonce, new Tuple<int, DateTime>(0, DateTime.Now.AddMinutes(10)));  
18.   
19.         return nonce;  
20.     }  
21.   
22.     public static bool IsValid(string nonce, string nonceCount)  
23.     {  
24.         Tuple<int, DateTime> cachedNonce = null;  
25.         //nonces.TryGetValue(nonce, out cachedNonce);  
26.         nonces.TryRemove(nonce, out cachedNonce);//每个nonce只允许使用一次  
27.   
28.         if (cachedNonce != null) // nonce is found  
29.         {  
30.             // nonce count is greater than the one in record  
31.             if (Int32.Parse(nonceCount) > cachedNonce.Item1)  
32.             {  
33.                 // nonce has not expired yet  
34.                 if (cachedNonce.Item2 > DateTime.Now)  
35.                 {  
36.                     // update the dictionary to reflect the nonce count just received in this request  
37.                     //nonces[nonce] = new Tuple<int, DateTime>(Int32.Parse(nonceCount), cachedNonce.Item2);  
38.   
39.                     // Every thing looks ok - server nonce is fresh and nonce count seems to be   
40.                     // incremented. Does not look like replay.  
41.                     return true;  
42.                 }  
43.                      
44.             }  
45.         }  
46.   
47.         return false;  
48.     }  
49. }