深入了解HTTP摘要认证（HTTP Digest Authentication）

HTTP摘要认证是一种基于HTTP基本认证的身份验证机制，它采用摘要算法对用户名、密码和随机数进行加密，确保身份验证的安全性。以下将从摘要认证的基础介绍、摘要算法、认证响应和注意事项等几个方面深入了解HTTP摘要认证。

一、HTTP摘要认证基础

HTTP摘要认证是一种客户端与服务器之间的身份验证机制，客户端在访问受保护的资源时发送请求，服务器则对请求进行身份验证，并根据验证结果进行响应。HTTP摘要认证和HTTP基本认证一样，都是客户端与服务器之间的一种身份验证协议。

和HTTP基本认证不同的是，HTTP摘要认证的密码并不是直接发送到服务器上，而是通过应用某种加密算法后再发送到服务器上，这样可以保证密码的安全性。

使用HTTP摘要认证认证需要多次来回通信，这种认证机制也被称为“挑战-响应（Challenge-Response）认证”。

二、HTTP摘要认证摘要算法

HTTP摘要认证采用某种加密算法对用户名、密码和随机数进行加密。HTTP摘要认证采用的算法是MD5(MD5是一种不可逆的加密方式，对于其中任意一个字节的修改都会导致MD5值的改变，因此可以保证消息的完整性和真实性。)。MD5算法的特点是加密后密文长度固定，且两种不同的明文加密后产生的密文不同，具有一定的安全性。

/* 生成HTTP摘要认证的response，输入参数分别为：
 * method：请求方法，例如GET、POST等；
 * uri：请求URI；
 * realm：认证域；
 * username：用户名；
 * password：密码；
 * nonce：由服务器提供的随机字符串,用于防止重复请求,每次响应不同;
 * nc：计数器，表示本次请求是本用户向服务器发送的第几个请求（从1开始）；
 * cnonce：由客户端提供的随机字符串,用于进一步防止重放攻击;
 * qop：指定消息的质量，可以是auth或auth-int；
 * body：请求正文*/
function getDigestResponse(method, uri, realm, username, password, nonce, nc, cnonce, qop, body) {
    var ha1 = md5(username + ':' + realm + ':' + password);  //计算HA1
    var ha2 = md5(method + ':' + uri + (qop === 'auth-int' ? ':' + md5(body) : '')); //计算HA2
    var response = md5(ha1 + ':' + nonce + ':' + nc + ':' + cnonce + ':' + qop + ':' + ha2);  //计算response
    return response;
}

三、HTTP摘要认证认证响应

HTTP摘要认证的一个重要特点是认证响应(Authorization Response)。当客户端向服务器发送带有“Authorization”头的请求时，服务器会在该头信息中指定使用的算法、认证域、随机数(nonce)以及其他相关信息。这时客户端必须使用HTTP摘要算法生成一个响应值，并在下一次请求中将响应值带入到相应的头信息中。如果认证成功，服务器将返回请求的资源，否则会要求客户端重新尝试认证。

HTTP摘要认证头信息具体包含以下字段：

realm：认证域；
nonce：由服务器生成的随机字符串，用于防止重复请求；
opaque：不透明的字符串，由服务器返回，有些服务器可能需要把它作为中间值传输；
qop：指定消息的质量，可以是auth或auth-int；
algorithm：摘要算法的名称，可以是MD5或其他；
username：用户名；
cnonce：客户端随机生成的32位字符串，每个请求都必须不同；
nonce-count：一个16进制字符串，代表该用户名下的请求发送次数，每次请求递增1；
response：由客户端根据请求和认证信息生成的字符串；

/* 计算Authorization的头信息
 * username：用户名；
 * password：密码；
 * method：请求方法，例如GET或POST等;
 * uri：请求的URI；
 * nonce：由服务器提供的随机字符串，用于防止重复请求;
 * realm：认证域；
 * qop：指定消息的质量，可以是auth或auth-int;
 * nc：计数器，表示本次请求是本用户向服务器发送的第几个请求（从1开始）；
 * cnonce：由客户端提供的随机字符串,用于进一步防止重放攻击;*/
function getDigestAuthHeader(username, password, method, uri, nonce, realm, qop, nc, cnonce) {
    var ha1 = md5(username + ':' + realm + ':' + password);  //计算HA1
    var ha2 = md5(method + ':' + uri); //计算HA2
    var response = getDigestResponse(method, uri, realm, username, password, nonce, nc, cnonce, qop); //获取Response
    var header = 'Digest ' +
        'username="' + username + '", ' +
        'realm="' + realm + '", ' +
        'nonce="' + nonce + '", ' +
        'uri="' + uri + '", ' +
        'qop=' + qop + ', ' +
        'nc=' + nc + ', ' +
        'cnonce="' + cnonce + '", ' +
        'response="' + response + '", ' +
        'algorithm="MD5"';
    return header;
}

四、HTTP摘要认证注意事项

使用HTTP摘要认证时应注意以下几点：

使用HTTPS：HTTP摘要认证可以防止密码被窃取，但不提供加密保护，因此强烈建议使用HTTPS加密协议；
安全性：尽管HTTP摘要认证提供了更强的密码保护，但还是无法防止中间人攻击和重播攻击；
nonce：nonce值最好是随机生成的，并且是由服务器端根据实际情况随机生成的；
cnonce：cnonce值必须是由客户端随机生成的，是与nonce值一起用来保护请求的完整性和真实性的；
qop：使用指定的qop值，而不是使用默认值auth；
realm：realm值应该指定为服务器上进行身份验证的作用域，例如“Restricted Files on server.com”。

五、小结

HTTP摘要认证是Web应用程序中使用的一种广泛的身份验证机制之一，它仅需发送用户名和密码的摘要，而不是明文密码，保护密码不被窃取。但是，HTTP摘要认证仍然存在安全风险，例如中间人攻击和重放攻击等。正确使用HTTP摘要认证需要使用HTTPS加密协议，谨慎设置nonce、cnonce、qop和realm项，以防止不必要的信息泄露和攻击。

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