authentication - XMPP SASL SCRAM-SHA1 认证

Question

最近，我能够按照以下两个网站上的说明在 Swift IOS 中获得适用于 XMPP 流的 MD5 身份验证(我使用 Apple 的 CommonCrypto C 库的 CC-MD5 函数进行实际散列):

http://wiki.xmpp.org/web/SASLandDIGEST-MD5

http://www.deusty.com/2007/09/example-please.html

我正在寻找有关如何使其他散列 SASL 身份验证方案工作的类似解释，尤其是 SCRAM-SHA1。我找到了官方RFC5802文档，但我在理解它时遇到了很多麻烦(它也不是 XMPP 特有的)。我希望有一个更简单的解释或一些简单易读的代码(C、PHP、C++、Javascript、Java)特定于 XMPP 身份验证，这些代码除了实际散列之外不使用任何库。

我有兴趣了解该过程，并且不打算使用 ios XMPP-Framework。任何帮助，将不胜感激。

Answer 1

SCRAM-SHA-1

这种机制如何工作的基本概述是:

客户端发送它想要验证的用户名。

服务器发回该用户的盐和迭代次数(通过生成它们或在其数据库中查找给定用户名的盐)。

对于给定的迭代次数，客户端使用给定的盐对密码进行哈希处理。

客户端将结果发回。

服务器执行散列的变体并将其结果发送回客户端，因此客户端还可以验证服务器是否具有密码/密码的散列。

您需要的加密算法是 SHA-1、带有 SHA-1 的 HMAC 和 PBKDF2与 SHA-1。您应该查看如何在您的语言/框架中使用它们，因为我不建议从头开始实现它们。

详细

首先规范化密码(使用 SASLprep )，这将是 normalizedPassword .这是为了确保 UTF8 编码不能包含相同密码的变体。

选择一个随机字符串(例如 32 个十六进制编码字节)。这将是 clientNonce .

initialMessage是 "n=" .. username .. ",r=" .. clientNonce (我使用 .. 进行字符串连接)。

客户端将 GS2 header ( "n,," ) 添加到 initialMessage 并对结果进行 base64 编码。它将此作为它的第一条消息发送:

<auth xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl" mechanism="SCRAM-SHA-1">
    biwsbj1yb21lbyxyPTZkNDQyYjVkOWU1MWE3NDBmMzY5ZTNkY2VjZjMxNzhl
</auth>

服务器以质询作为响应。挑战的数据是base64编码的:

<challenge xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl">
    cj02ZDQ0MmI1ZDllNTFhNzQwZjM2OWUzZGNlY2YzMTc4ZWMxMmIzOTg1YmJkNGE4ZTZmODE0YjQyMmFiNzY2NTczLHM9UVNYQ1IrUTZzZWs4YmY5MixpPTQwOTY=
</challenge>

客户端 base64 对其进行解码:

r=6d442b5d9e51a740f369e3dcecf3178ec12b3985bbd4a8e6f814b422ab766573,s=QSXCR+Q6sek8bf92,i=4096

客户端解析这个:

r=这是serverNonce .客户端必须确保它以 clientNonce 开头。它发送了它的初始消息。

s=这是salt , base64 编码(是的，这是 base64 编码两次!)

i=这是迭代次数，i .

客户端计算:

clientFinalMessageBare = "c=biws,r=" .. serverNonce
saltedPassword = PBKDF2-SHA-1(normalizedPassword, salt, i)
clientKey = HMAC-SHA-1(saltedPassword, "Client Key")
storedKey = SHA-1(clientKey)
authMessage = initialMessage .. "," .. serverFirstMessage .. "," .. clientFinalMessageBare
clientSignature = HMAC-SHA-1(storedKey, authMessage)
clientProof = clientKey XOR clientSignature
serverKey = HMAC-SHA-1(saltedPassword, "Server Key")
serverSignature = HMAC-SHA-1(serverKey, authMessage)
clientFinalMessage = clientFinalMessageBare .. ",p=" .. base64(clientProof)

客户端 base64 编码 clientFinalMessage并将其作为响应发送:

<response xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl">
    Yz1iaXdzLHI9NmQ0NDJiNWQ5ZTUxYTc0MGYzNjllM2RjZWNmMzE3OGVjMTJiMzk4NWJiZDRhOGU2ZjgxNGI0MjJhYjc2NjU3MyxwPXlxbTcyWWxmc2hFTmpQUjFYeGFucG5IUVA4bz0=
</response>

如果一切顺利，您将收到 <success>来自服务器的响应:

 <success xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>
     dj1wTk5ERlZFUXh1WHhDb1NFaVc4R0VaKzFSU289
 </success>

Base64 解码后包含:

 v=pNNDFVEQxuXxCoSEiW8GEZ+1RSo=

客户端必须确保 v 的值是 serverSignature 的 base64 编码.

附加功能

这是算法的基本版本。您可以扩展它以执行以下操作:

channel 绑定(bind)。这将来自 TLS 连接的一些信息混合到程序中，以防止中间人攻击。

散列存储。如果服务器总是发送相同的 salt和 i值，那么客户端只能存储 saltedPassword而不是用户的密码。这更安全(因为客户端不需要存储密码，只是一个难以反转的加盐哈希)并且更快，因为客户端不需要每次都进行所有的 key 拉伸(stretch)。

服务器也可以使用散列存储:服务器只能存储salt , i , storedKey和 serverKey .更多信息 here .

可能还会添加 SCRAM-SHA-256(尽管服务器支持似乎不存在)。

陷阱

一些常见的陷阱:

不要对随机数的长度或 salt 做任何假设(尽管如果您生成它们，请确保它们足够长且加密随机)。

salt是 base64 编码的，可以包含任何数据(嵌入 NUL s)。

不使用 SASLprep 可能对使用 ASCII 密码的人工作正常，但它可能会完全破坏使用其他脚本的人的登录。

initialMessage authMessage的一部分不包括 GS2 header (在大多数情况下，这是 "n,," )。

测试向量

如果您想测试您的实现，以下是 RFC 示例的所有中间结果:

用户名:user

密码:pencil

客户端生成随机数 fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL

初始消息:n,,n=user,r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL

服务器生成随机数 3rfcNHYJY1ZVvWVs7j

服务器回复:r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL3rfcNHYJY1ZVvWVs7j,s=QSXCR+Q6sek8bf92,i=4096

盐(十六进制):4125c247e43ab1e93c6dff76

客户端最终消息裸露:c=biws,r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL3rfcNHYJY1ZVvWVs7j

加盐密码(十六进制):1d96ee3a529b5a5f9e47c01f229a2cb8a6e15f7d

客户端 key (十六进制):e234c47bf6c36696dd6d852b99aaa2ba26555728

存储的 key (十六进制):e9d94660c39d65c38fbad91c358f14da0eef2bd6

认证信息:n=user,r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL,r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL3rfcNHYJY1ZVvWVs7j,s=QSXCR+Q6sek8bf92,i=4096,c=biws,r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL3rfcNHYJY1ZVvWVs7j

客户端签名(十六进制):5d7138c486b0bfabdf49e3e2da8bd6e5c79db613

客户证明(十六进制):bf45fcbf7073d93d022466c94321745fe1c8e13b

服务器 key (十六进制):0fe09258b3ac852ba502cc62ba903eaacdbf7d31

服务器签名(十六进制):ae617da6a57c4bbb2e0286568dae1d251905b0a4

客户最终留言:c=biws,r=fyko+d2lbbFgONRv9qkxdawL3rfcNHYJY1ZVvWVs7j,p=v0X8v3Bz2T0CJGbJQyF0X+HI4Ts=

服务器最终消息:v=rmF9pqV8S7suAoZWja4dJRkFsKQ=

服务器的服务器签名(十六进制):ae617da6a57c4bbb2e0286568dae1d251905b0a4