前提介绍

前面的两篇文章已经介绍了Saml协议和OAuth2.0协议，接下来我们介绍另外一个的认证协议：OpenID Connect（OIDC）。

OIDC协议

OpenID Connect（OIDC）协议于2014年发布，在OAuth 2.0协议的基础上建立了一个简单的身份层。通过该协议，客户端可以使用授权服务器或身份提供商（IdP）进行身份验证，以验证最终用户的身份并获取其相关信息。

OpenID Connect（OIDC）已成为互联网上单点登录（SSO）和身份管理的通用标准。OIDC的优势在于其简单的基于JSON的身份令牌（JWT），同时与OAuth2协议完全兼容，提供了灵活的身份管理机制。在本文中，我们将深入探讨OIDC的工作原理，旨在帮助读者更好地理解和应用该协议。

OIDC优势

对比Saml协议：OpenID Connect采用了RESTful HTTP API，并使用JSON作为数据传输格式。相对于基于XML的SAML协议，OpenID Connect由于其更简洁的数据交换格式，被越来越多的应用所采用，并成为了事实上的标准。
对比OAuth2.0：OpenID Connect在OAuth2协议基础上构建了身份认证层，实现了身份验证和授权的双重功能。相比于仅提供授权功能的OAuth2协议，OIDC通过添加身份认证能力提供了更全面的解决方案。

基本流程

我们深入探索一下OpenID Connect的核心流程，整体流程如下图所示：

OpenID Connect的核心流程

这个流程确保了客户端可以安全地获取到用户的身份信息，同时保护了用户的隐私和安全，我们总结为一下几个步骤：

客户端（RP）首先向身份提供者（OP）发起认证请求。
身份提供者（OP）会进行一系列的认证流程，确保最终用户的身份真实有效，并获得用户给予的相应授权。
一旦完成认证和授权，身份提供者（OP）将生成一个ID Token或access Token，并将其安全地返回给客户端（RP）。
客户端（RP）收到Token后，使用access Token向用户信息端点（UserInfo Endpoint）发起请求，以获取用户的详细信息。
用户信息端点（UserInfo Endpoint）在验证access Token的有效性后，将准确、完整的用户信息返回给客户端（RP）。

核心凭证（ID Token）

ID Token，如同用户的数字化身份证，采用JWT（JSON Web Token）格式精心设计。为了确保其安全性，整个Token由OP进行签名。要获取ID Token，用户只需向OP发送认证请求。

ID Token的组成

ID Token是以JWT格式生成的，因此具有三部分结构：Header、Payload和Signature。

ID Token的格式

ID Token是一种自包含、可验证的令牌格式：

Header和Payload都是Base64编码的，可以被任何人读取。
Signature是用私钥对Header和Payload进行签名得到的，用于验证Token的真实性和完整性

ID Token计算公式

例如，签名过程使用了一种散列算法（如SHA-256），将Header和Payload进行散列，然后使用私钥进行加密得到Signature。

JWT的签名算法有多种，其中最常见的是HMAC和RSA。以下是HMAC的算法公式：

scss 复制代码

HMAC = base64Url(Header) + "." + base64Url(Payload) + "." + base64Url(Signature)

Header包含加密算法等信息，用于生成签名，通常包含两个主要信息：令牌类型（typ）和所用的加密算法（alg）。

令牌类型（typ）：指示该令牌类型为JWT。
加密算法（alg）：指示用于对令牌进行签名的算法，例如HMAC、RSA或者其他加密算法。

示例：{ "alg": "HS256", "typ": "JWT" }

在JWT的Header中，常见的加密算法有HS256（HMAC with SHA-256）和RS256（RSA with SHA-256）等。

Payload

Payload部分通常包含用户信息和其他业务需要的数据，例如用户ID、用户角色、权限、客户端信息、过期时间等。具体来说，Payload的内容可以分为以下两大种：

第一种是Registered Claims：一组预定义的声明，这些字段遵循JWT标准，但并非强制要求携带，如下图所示：第二种是Public Claims：可以自定义的声明，通常用于存放用户ID、用户类别等非敏感信息。

Payload结构体

json 复制代码

{
  "sub"       : "alex",
  "iss"       : "https://openid.xxxx.com",
  "aud"       : "client-12345",
  "nonce"     : "w-s0S6_WzA2Mj",
  "auth_time" : 1311280969,
  "acr"       : "c2id.loa.hisec",
  "iat"		  : 1516239022,  
  "exp"		  : 1535974630  
}

上面的是ID Token的标准Claims。

Signature

Signature是用私钥对Header和Payload进行签名得到的，用于验证Token的真实性和完整性

私钥进行签名，相当于给这些信息加了一把锁，只有拥有相应公钥的接收方才能解开这把锁，验证信息的真实性和完整性。
接收方接收到Token时，它会使用公钥来验证签名。

如果签名验证通过，说明Token未被篡改，且是由拥有相应私钥的发送方签发的，因此具有真实性和完整性。

Signature的计算公式

以HMAC算法为例，其计算公式如下：

scss 复制代码

Signature = HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)

在这个公式中，HMACSHA256是使用SHA-256散列算法的HMAC签名方法，secret是用于签名的密钥。

ID Token的这三部分共同构成了ID Token的完整性，并确保其内容在传输过程中未被篡改。这种结构使得ID Token成为一种安全、可靠的身份验证机制，广泛应用于各种在线服务中。

请求获取ID Token

尽管OpenID Connect并未明确规定用户身份的具体验证方法，而是留给了Provider来决定，但通常，这一过程是由Web浏览器来执行的。

首先，浏览器会将用户重定向到认证服务器，在那里，用户会看到一个认证窗口，用户输入用户名和密码后，会通过OAuth 2.0协议发出请求以获取ID Token。

OAuth 2.0来获取ID Token

Authorization Code模式

客户端会将其发送至授权服务器。这个服务器承担着对最终用户进行身份验证的重要任务。验证过程可能包括检查用户提供的凭证，如用户名和密码，或使用多因素认证等更高级的验证方法。
一旦用户通过验证，授权服务器会生成一个授权码。这个授权码是用户已通过验证的凭证，并且将在后续的步骤中使用。
授权服务器随后将最终用户与授权码一起返回给客户端。这一步确保了客户端能够获得用户的身份信息，同时保持了用户的隐私和安全性。
客户端使用这个授权码向Token端点发起请求。这个端点是生成身份验证令牌的地方，通过使用授权码，客户端可以获得一个响应。
当客户端接收到响应后，会发现响应的Body中包含了ID Token和Access Token。这两个令牌是OpenID Connect协议的核心部分，ID Token包含了用户的身份信息，而Access Token则用于授权客户端对受保护资源的访问。

此外，其他OAuth2.0协议的流程与之类似，又想了解的可以查看我对应的文章：《【揭秘OAuth协议 --- Java安全认证框架的核心基石】从初识到精通，带你领略OAuth协议的奥秘，告别SSO的迷茫与困惑》

ID Token可以做什么

当我们获得请求返回的ID Token时，我们有哪些操作的可能性呢？

利用ID Token，我们可以在浏览器中实现一种无状态的会话管理。通过将Token存储在浏览器的cookie中，服务器端不再需要存储会话信息。这样，我们只需要在服务器端验证Token的真实性，就可以轻松管理用户的会话状态。
ID Token还可以安全地传递给第三方应用程序或后端服务。由于Token本身并不是敏感信息，因此我们可以放心地将它分享给其他服务，以实现跨应用程序的身份验证和授权。
ID Token还可以用于与其他服务进行交互。例如，我们可以通过ID Token向Identity Provider服务器请求access token，从而在多个服务之间安全地传递和验证用户的身份。

【揭秘OIDC协议 — Java安全认证框架的核心基石】 从初识到精通，带你领略OIDC协议的奥秘，告别SSO的迷茫与困惑