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HMAC 认证

功能说明

hmac-auth插件实现了基于 HMAC 算法为 HTTP 请求生成不可伪造的签名,并基于签名实现身份认证和鉴权

运行属性

插件执行阶段:认证阶段 插件执行优先级:330

配置字段

注意:

  • 在一个规则里,鉴权配置和认证配置不可同时存在
  • 对于通过认证鉴权的请求,请求的header会被添加一个X-Mse-Consumer字段,用以标识调用者的名称。

认证配置

名称数据类型填写要求默认值描述
global_authbool选填(仅实例级别配置-只能在实例级别配置,若配置为true,则全局生效认证机制; 若配置为false,则只对做了配置的域名和路由生效认证机制,若不配置则仅当没有域名和路由配置时全局生效(兼容老用户使用习惯)。
consumersarray of object必填-配置服务的调用者,用于对请求进行认证
date_offsetnumber选填-配置允许的客户端最大时间偏移,单位为秒,根据请求头Date解析客户端 UTC 时间,可用于避免请求重放;未配置时,不做校验

consumers中每一项的配置字段说明如下:

名称数据类型填写要求默认值描述
keystring必填-配置从请求的x-ca-key头中提取的key
secretstring必填-配置用于生成签名的secret
namestring必填-配置该consumer的名称

鉴权配置(非必需)

名称数据类型填写要求默认值描述
allowarray of string选填(非实例级别配置)-只能在路由或域名等细粒度规则上配置,对于符合匹配条件的请求,配置允许访问的 consumer,从而实现细粒度的权限控制

配置示例

全局配置认证和路由粒度进行鉴权

在实例级别做如下插件配置, 注意key字段不能重复:

global_auth: false
consumers:
- key: appKey-example-1
secret: appSecret-example-1
name: consumer-1
- key: appKey-example-2
secret: appSecret-example-2
name: consumer-2

route-a和route-b两个路由做如下插件配置:

allow:
- consumer1

在*.example.com和test.com两个域名做如下插件配置:

allow:
- consumer2

若是在控制台进行配置,此例指定的route-a和route-b即在创建网关路由时填写的路由名称,当匹配到这两个路由时,将允许name为consumer1的调用者访问,其他调用者不允许访问。

此例指定的*.example.com和test.com用于匹配请求的域名,当发现域名匹配时,将允许name为consumer2的调用者访问,其他调用者不被允许访问。

网关实例级别开启

以下配置将对网关实例级别开启 Hamc Auth 认证,所有请求均需要经过认证后才能访问。

global_auth: true
consumers:
- key: appKey-example-1
secret: appSecret-example-1
name: consumer-1
- key: appKey-example-2
secret: appSecret-example-2
name: consumer-2

签名机制说明

配置准备

如上指引,在插件配置中配置生成和验证签名需要用的凭证配置

  • key: 用于请求头 x-ca-key 中设置
  • secret: 用于生成请求签名

客户端签名生成方式

流程简介

客户端生成签名一共分三步处理:

  1. 从原始请求中提取关键数据,得到一个用来签名的字符串

  2. 使用加密算法和配置的 secret 对关键数据签名串进行加密处理,得到签名

  3. 将签名所相关的所有头加入到原始HTTP请求中,得到最终HTTP请求

如下图所示:

签名串提取流程

客户端需要从Http请求中提取出关键数据,组合成一个签名串,生成的签名串的格式如下:

HTTPMethod
Accept
Content-MD5
Content-Type
Date
Headers
PathAndParameters

以上7个字段构成整个签名串,字段之间使用\n间隔,如果Headers为空,则不需要加\n,其他字段如果为空都需要保留\n。签名大小写敏感。下面介绍下每个字段的提取规则:

  • HTTPMethod:HTTP的方法,全部大写,比如POST

  • Accept:请求中的Accept头的值,可为空。建议显式设置 Accept Header。当 Accept 为空时,部分 Http 客户端会给 Accept 设置默认值为 */*,导致签名校验失败。

  • Content-MD5:请求中的Content-MD5头的值,可为空只有在请求存在Body且Body为非Form形式时才计算Content-MD5头,下面是Java的Content-MD5值的参考计算方式:

String content-MD5 = Base64.encodeBase64(MD5(bodyStream.getbytes("UTF-8")));
  • Content-Type:请求中的Content-Type头的值,可为空

  • Date:请求中的Date头的值,当未开启date_offset配置时,可为空,否则将用于时间偏移校验

  • Headers:用户可以选取指定的header参与签名,关于header的签名串拼接方式有以下规则:

    • 参与签名计算的Header的Key按照字典排序后使用如下方式拼接
    HeaderKey1 + ":" + HeaderValue1 + "\n"\+
    HeaderKey2 + ":" + HeaderValue2 + "\n"\+
    ...
    HeaderKeyN + ":" + HeaderValueN + "\n"
    • 某个Header的Value为空,则使用HeaderKey+”:”+“\n”参与签名,需要保留Key和英文冒号
    • 所有参与签名的Header的Key的集合使用英文逗号分割放到Key为X-Ca-Signature-Headers的Header中
    • 以下Header不参与Header签名计算:X-Ca-Signature、X-Ca-Signature-Headers、Accept、Content-MD5、Content-Type、Date
  • PathAndParameters: 这个字段包含Path,Query和Form中的所有参数,具体组织形式如下

Path + "?" + Key1 + "=" + Value1 + "&" + Key2 + "=" + Value2 + ... "&" + KeyN + "=" + ValueN

注意:

  1. Query和Form参数对的Key按照字典排序后使用上面的方式拼接

  2. Query和Form参数为空时,则直接使用Path,不需要添加?

  3. 参数的Value为空时只保留Key参与签名,等号不需要再加入签名

  4. Query和Form存在数组参数时(key相同,value不同的参数) ,取第一个Value参与签名计算

签名串提取示例

初始的HTTP请求:

POST /http2test/test?param1=test HTTP/1.1
host:api.aliyun.com
accept:application/json; charset=utf-8
ca_version:1
content-type:application/x-www-form-urlencoded; charset=utf-8
x-ca-timestamp:1525872629832
date:Wed, 09 May 2018 13:30:29 GMT+00:00
user-agent:ALIYUN-ANDROID-DEMO
x-ca-nonce:c9f15cbf-f4ac-4a6c-b54d-f51abf4b5b44
content-length:33
username=xiaoming&password=123456789

生成的正确签名串为:

POST
application/json; charset=utf-8
application/x-www-form-urlencoded; charset=utf-8
Wed, 09 May 2018 13:30:29 GMT+00:00
x-ca-key:203753385
x-ca-nonce:c9f15cbf-f4ac-4a6c-b54d-f51abf4b5b44
x-ca-signature-method:HmacSHA256
x-ca-timestamp:1525872629832
/http2test/test?param1=test&password=123456789&username=xiaoming

签名计算流程

客户端从HTTP请求中提取出关键数据组装成签名串后,需要对签名串进行加密及编码处理,形成最终的签名

具体的加密形式如下,其中 stringToSign 是提取出来的签名串,secret 就是插件配置中填写的,sign 是最终生成的签名:

Mac hmacSha256 = Mac.getInstance("HmacSHA256");
byte[] secretBytes = secret.getBytes("UTF-8");
hmacSha256.init(new SecretKeySpec(secretBytes, 0, secretBytes.length, "HmacSHA256"));
byte[] result = hmacSha256.doFinal(stringToSign.getBytes("UTF-8"));
String sign = Base64.encodeBase64String(result);

总结一下,就是将 stringToSign 使用UTF-8解码后得到Byte数组,然后使用加密算法对Byte数组进行加密,然后使用Base64算法进行编码,形成最终的签名。

添加签名流程

客户端需要将以下四个Header放在HTTP请求中传输给API网关,进行签名校验:

  • x-ca-key:取值APP Key,必选

  • x-ca-signature-method:签名算法,取值HmacSHA256或者HmacSHA1,可选,默认值为HmacSHA256

  • x-ca-signature-headers:所有签名头的Key的集合,使用英文逗号分隔,可选

  • x-ca-signature:签名,必选

下面是携带签名的整个HTTP请求的示例:

POST /http2test/test?param1=test HTTP/1.1
host:api.aliyun.com
accept:application/json; charset=utf-8
ca_version:1
content-type:application/x-www-form-urlencoded; charset=utf-8
x-ca-timestamp:1525872629832
date:Wed, 09 May 2018 13:30:29 GMT+00:00
user-agent:ALIYUN-ANDROID-DEMO
x-ca-nonce:c9f15cbf-f4ac-4a6c-b54d-f51abf4b5b44
x-ca-key:203753385
x-ca-signature-method:HmacSHA256
x-ca-signature-headers:x-ca-timestamp,x-ca-key,x-ca-nonce,x-ca-signature-method
x-ca-signature:xfX+bZxY2yl7EB/qdoDy9v/uscw3Nnj1pgoU+Bm6xdM=
content-length:33
username=xiaoming&password=123456789

服务端签名验证方式

流程简介

服务器验证客户端签名一共分四步处理:

  1. 从接收到的请求中提取关键数据,得到一个用来签名的字符串

  2. 从接收到的请求中读取 key ,通过 key 查询到对应的 secret

  3. 使用加密算法和 secret 对关键数据签名串进行加密处理,得到签名

  4. 从接收到的请求中读取客户端签名,对比服务器端签名和客户端签名的一致性

如下图所示:

签名排错方法

网关签名校验失败时,会将服务端的签名串(StringToSign)放到HTTP Response的Header中返回到客户端,Key为:X-Ca-Error-Message,用户只需要将本地计算的签名串(StringToSign)与服务端返回的签名串进行对比即可找到问题;

如果服务端与客户端的StringToSign一致请检查用于签名计算的APP Secret是否正确;

因为HTTP Header中无法表示换行,因此StringToSign中的换行符都被替换成#,如下所示:

X-Ca-Error-Message: Server StringToSign:`GET#application/json##application/json##X-Ca-Key:200000#X-Ca-Timestamp:1589458000000#/app/v1/config/keys?keys=TEST`

相关错误码

HTTP 状态码出错信息原因说明
401Invalid Key请求头未提供 x-ca-key,或者 x-ca-key 无效
401Empty Signature请求头未提供 x-ca-signature 签名串
400Invalid Signature请求头 x-ca-signature 签名串,与服务端计算得到签名不一致
400Invalid Content-MD5请求头 content-md5 不正确
400Invalid Date根据请求头 date 计算时间偏移超过配置的 date_offset
413Request Body Too Large请求 Body 超过限制大小:32 MB
413Payload Too Large请求 Body 超过全局配置 DownstreamConnectionBufferLimits
403Unauthorized Consumer请求的调用方无访问权限