设计防御OAuth 2.0授权码注入攻击的安全方案

题目

设计防御OAuth 2.0授权码注入攻击的安全方案

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

OAuth 2.0协议安全, CSRF防御, PKCE机制, 重定向URI验证, 令牌安全存储

快速回答

防御OAuth 2.0授权码注入的核心方案：

• 强制实施PKCE（Proof Key for Code Exchange）机制
• 严格验证重定向URI的完整性和白名单匹配
• 使用加密的state参数防御CSRF
• 授权码单次有效且短生命周期（≤10分钟）
• 客户端认证与令牌绑定（Token Binding）

原理说明

授权码注入攻击发生在攻击者窃取授权码并注入到自己的客户端中。OAuth 2.0的脆弱点包括：

• 授权码劫持：通过中间人攻击或开放重定向窃取授权码
• CSRF：诱导用户使用攻击者的授权码完成认证流程
• 客户端冒充：未经验证的客户端使用窃取的授权码获取令牌

防御方案与代码示例

1. PKCE 实现（关键防御）

// 客户端生成PKCE参数
const crypto = require('crypto');

// 步骤1：生成code_verifier（43-128字符）
const codeVerifier = crypto.randomBytes(32).toString('base64')
  .replace(/\+/g, '-')
  .replace(/\//g, '_')
  .replace(/=/g, '');

// 步骤2：生成code_challenge
const codeChallenge = crypto.createHash('sha256')
  .update(codeVerifier)
  .digest('base64')
  .replace(/\+/g, '-')
  .replace(/\//g, '_')
  .replace(/=/g, '');

// 授权请求中添加参数
const authUrl = `https://auth-server/authorize?response_type=code
  &client_id=CLIENT_ID
  &redirect_uri=https://client/callback
  &code_challenge=${codeChallenge}
  &code_challenge_method=S256
  &state=CRYPTO_RANDOM_STATE`;

服务端验证逻辑：

• 存储授权请求中的code_challenge
• 兑换令牌时验证code_verifier的哈希匹配code_challenge

2. 重定向URI安全验证

# 服务端验证示例 (Python/Flask)
def validate_redirect_uri(client_id, redirect_uri):
    # 从数据库获取客户端注册的URI白名单
    allowed_uris = get_client_redirect_uris(client_id)

    # 严格匹配（包括query参数）
    if redirect_uri not in allowed_uris:
        abort(400, "Invalid redirect URI")

    # 额外检查：防止开放重定向
    parsed = urlparse(redirect_uri)
    if parsed.scheme != "https" or not parsed.hostname.endswith(".trusted-domain.com"):
        abort(400, "Untrusted redirect target")

3. State参数加密处理

// Java示例：生成加密state
public String generateSecureState(String sessionId) {
    String state = UUID.randomUUID().toString();
    // 绑定会话ID并加密（使用AES-GCM）
    String payload = sessionId + "|" + state;
    return encrypt(payload, SECRET_KEY);
}

// 回调时验证
public void validateState(String encryptedState, HttpSession session) {
    String payload = decrypt(encryptedState, SECRET_KEY);
    String[] parts = payload.split("\\|");
    if (!session.getId().equals(parts[0])) {
        throw new SecurityException("State session mismatch");
    }
    // 验证state随机值未被篡改
}

最佳实践

• 令牌安全：
  • 访问令牌有效期≤1小时，刷新令牌≤90天
  • 使用JWT格式令牌时添加`jti`(JWT ID)防止重放
• 客户端分级：
  • 公共客户端（SPA/移动端）必须使用PKCE
  • 机密客户端（服务端）需定期轮换client_secret
• 监控审计：
  • 记录授权码使用IP/设备指纹异常
  • 实时警报多次失败的令牌兑换请求

常见错误

• 重定向URI验证不足：
  • 错误：仅验证域名不验证完整路径，导致子路径开放重定向
  • 修复：严格全匹配注册URI（含协议/端口/路径）
• PKCE实现缺陷：
  • 错误：使用`code_challenge_method=plain`（明文传输）
  • 修复：强制使用`S256`哈希算法
• 令牌存储泄露：
  • 错误：浏览器localStorage存储访问令牌
  • 修复：机密数据使用HttpOnly Cookie + 服务端会话存储

扩展知识

• OAuth 2.1规范：
  • 强制要求PKCE（RFC 7636）
  • 废除隐式授权（implicit grant）
  • 重定向URI必须精确匹配
• 进阶防御：
  • 令牌绑定（Token Binding）：将令牌与TLS会话关联
  • Dpop（Demonstrated Proof-of-Possession）：客户端密钥证明
• 相关漏洞案例：
  • Facebook 2018漏洞：重定向URI解析差异导致令牌泄露
  • Azure AD 2021漏洞：PKCE实现缺陷允许授权码注入