用 PHP 實現 HTTP 身份驗證

HTTP 身份驗證 (HTTP authentication) 是一種十分常用而容易實作的驗證方法，它倚賴網頁伺服器的內置功能，大量縮短所需編寫的程式碼，對於用戶驗證的要求不高的系統，是一個很實用的驗證方法。Evert Pot 在他的網誌上討論了如何用 PHP 實作這種用戶驗證。

基本驗證 (Basic Auth)

HTTP 身份驗證有兩個主要的驗證方案：「基本驗證 (basic authentication)」和「摘要驗證 (digest authentication)」，其中基本驗證比較容易實作，所以也比較常見，以下是一個以 PHP 實作的基本驗證：

<?php

$username = null;
$password = null;

// 若果有 mod_php
if (isset($_SERVER['PHP_AUTH_USER'])) {
    $username = $_SERVER['PHP_AUTH_USER'];
    $password = $_SERVER['PHP_AUTH_PW'];
    
// 其他伺服器
} elseif (isset($_SERVER['HTTP_AUTHENTICATION'])) {
    
        if (strpos(strtolower($_SERVER['HTTP_AUTHENTICATION']),'basic')===0) 
          list($username,$password) = explode(':',base64_decode(substr($_SERVER['HTTP_AUTHORIZATION'], 6)));
          
}

if (is_null($username)) {
    
    header('WWW-Authenticate: Basic realm="My Realm"');
    header('HTTP/1.0 401 Unauthorized');
    echo 'Text to send if user hits Cancel button';
    
    die();
    
} else {
    echo "<p>Hello {$username}.</p>";
    echo "<p>You entered {$password} as your password.</p>";
}

?>

這不算很複雜，是嗎？請注意用戶名稱和密碼都是用 base64 編碼後傳送到伺服器，除非你的伺服器使用 SSL，否則這不算十分安全。

摘要驗證 (Digest Auth)

摘要驗證旨在使驗證的過程更安全，驗證的過程中密碼永遠不會以明碼方式傳送，它以一個散列的形式被送到伺服器，散列的好處是它不能被還原為明碼，我們只能以相同的散列函式來計算儲存在伺服器上的密碼，透過比較兩個散列值來進行驗證，若過兩者相同便表示密碼正確。我們首先看看摘要驗證如何運作：

客戶端請求的 URL：

GET / HTTP/1.1 

伺服器要求身份驗證：

HTTP/1.1 401 Unauthorized 
WWW-Authenticate: Digest realm="The batcave", 
qop="auth", 
nonce="4993927ba6279", 
opaque="d8ea7aa61a1693024c4cc3a516f49b3c"

客戶端驗證：

GET / HTTP/1.1 
Authorization: Digest username="admin", 
realm="The batcave", 
nonce=49938e61ccaa4, 
uri="/", 
response="98ccab4542f284c00a79b5957baaff23", 
opaque="d8ea7aa61a1693024c4cc3a516f49b3c", 
qop=auth, nc=00000001, 
cnonce="8d1b34edb475994b" 

來自伺服器的訊息：

來自客戶端的訊息：

我們如何檢查密碼是否正確呢？以下的算法可以用來進行驗證：A1 = md5(username:realm:password)

A1 = md5(username:realm:password)
A2 = md5(request-method:uri) // request method = GET, POST, etc.
Hash = md5(A1:nonce:nc:cnonce:qop:A2)
if (Hash == response)
    //success!
else
    //failure!

用 PHP 來寫便是這樣：

<?php

$realm = 'The batcave';

// Just a random id
$nonce = uniqid(); 

// Get the digest from the http header
$digest = getDigest();

// If there was no digest, show login
if (is_null($digest)) requireLogin($realm,$nonce); 

$digestParts = digestParse($digest);

$validUser = 'admin';
$validPass = '1234';

// Based on all the info we gathered we can figure out what the response should be 
$A1 = md5("{$digestParts['username']}:{$realm}:{$validPass}");
$A2 = md5("{$_SERVER['REQUEST_METHOD']}:{$digestParts['uri']}");

$validResponse = md5("{$A1}:{$digestParts['nonce']}:{$digestParts['nc']}:{$digestParts['cnonce']}:{$digestParts['qop']}:{$A2}");

if ($digestParts['response']!=$validResponse) requireLogin($realm,$nonce);

// We're in!
echo 'Well done sir, you made it all the way through the login!';

// This function returns the digest string
function getDigest() {

    // mod_php
    if (isset($_SERVER['PHP_AUTH_DIGEST'])) {
        $digest = $_SERVER['PHP_AUTH_DIGEST'];
    // most other servers
    } elseif (isset($_SERVER['HTTP_AUTHENTICATION'])) {
     
            if (strpos(strtolower($_SERVER['HTTP_AUTHENTICATION']),'digest')===0) 
              $digest = substr($_SERVER['HTTP_AUTHORIZATION'], 7);
    }

    return $digest;

}

// This function forces a login prompt
function requireLogin($realm,$nonce) {
    header('WWW-Authenticate: Digest realm="' . $realm . '",qop="auth",nonce="' . $nonce . '",opaque="' . md5($realm) . '"');
    header('HTTP/1.0 401 Unauthorized');
    echo 'Text to send if user hits Cancel button';
    die();
}

// This function extracts the separate values from the digest string
function digestParse($digest) {
    // protect against missing data
    $needed_parts = array('nonce'=>1, 'nc'=>1, 'cnonce'=>1, 'qop'=>1, 'username'=>1, 'uri'=>1, 'response'=>1);
    $data = array();

    preg_match_all('@(\w+)=(?:(?:")([^"]+)"|([^\s,$]+))@', $digest, $matches, PREG_SET_ORDER);

    foreach ($matches as $m) {
        $data[$m[1]] = $m[2] ? $m[2] : $m[3];
        unset($needed_parts[$m[1]]);
    }

    return $needed_parts ? false : $data;
}

?>

正如你看到，我們需要明碼版本的用戶密碼來計算散列值，但是從系統安全的角度，把用戶的密碼儲存在伺服器並非好主意，所以強烈推薦儲存 $A1 的值。

安全改進

• 每次客戶端送來請求的時候，最好順便檢查 opaque、nonce 和 realm 的值，若果伺服器儲存了這些資料，為甚麼不檢查？

• nc 的數值應該越來越大，建議在伺服器儲存這個數值，並確保它沒有任何突然大的跳躍，它未必會嚴格的順序遞增，由於網絡的性質，你收到的數值偶然會缺少一個，或者沒有按順序。
• qop 是一個質量參數，如果 qop 設定為 auth，只有請求的 uri 會被散列函式使用，如果 qop 是 auth-int，請求的內容亦會被散列函式使用。(A2 = md5(request-method:uri:md5(request-body))

註銷驗證

伺服器只要再次送出 HTTP 401，瀏覽器便會註銷先前的驗證資料，從新要求用戶驗證。