HTTP Basic和Digest认证介绍与计算

一、说明

web用户认证，最开始是get提交+把用户名密码存放在客户端的cookie中的形式；在意识到这样不安全之后逐渐演变成了post提交+把用户凭证放到了服务端的session中的形式（当然sessionid还在cookie中）。

不过其实最初给http设计的认证方式，既不是“get+cookie”也不是“post+session”，而是Basic和Digest。但Basic和Digest并不流行我想主要是因为麻烦，一是说Basic和Digest使用的Authorization头并不会被浏览器自动发往服务器，二是说对于Digest计算很麻烦。

二、Basic认证形式

2.1 Basic认证请求示例

请求示例如下，主要是Authorization头（位置不重要，http头一般都不分先后）

GET /GetDeviceInfo HTTP/1.1
Host: 192.168.220.128
Authorization: Basic YWRtaW46MTIzNDU2
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:60.0) Gecko/20100101 Firefox/60.0
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*
Cache-Control: no-cache
Cookie: Secure
Connection: close

2.2 Basic认证计算方法

前边请求Authorization头的YWRtaW46MTIzNDU2，实际上是用户名admin密码123456使用以下计算方法得到：

base64(username:password)

Python计算代码如下：

import base64
 
def get_basic_authorization_header_value(username,password):
    # base64编码前后都（要）是字节码形式
    authorization_value = base64.b64encode((f"{username}:{password}").encode()).decode()
    authorization_header_value = f"Basic {authorization_value}"
    return authorization_header_value

三、Digest认证形式

3.1 Digest认证请求示例

GET /GetDeviceInfo HTTP/1.1
Host: 192.168.220.128
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:60.0) Gecko/20100101 Firefox/60.0
Authorization: Digest username="admin",realm="TVT API Test Tool",nonce="d4f95e85dc5a39a4914db61b67878f5b",uri="GetDeviceInfo",algorithm="MD5",cnonce="d4f95e85dc5a39a4914db61b67878f5b",nc=00000001,qop="auth",response="1cc4cf126d3c4a70d2de34c5d8c2943c"
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*
Cache-Control: no-cache
Cookie: Secure
Connection: close

username----系统用户名；客户端自行填充

realm----领域；服务端通过WWW-Authenticate头返回内容可以自己随便定，但其目的是用于提示客户端当前是什么系统，所以规范来说应类似于“myhost@testrealm.com”的形式。

nonce----服务端通过WWW-Authenticate头返回的随机数

uri----请求接口或资源（似乎规范来说应用GET或POST后的一样，上边例子中少了/是因为服务端没按规范实现）

algorithm----后边response用的计算方法

cnonce----client nonce，客户端生成的随机数

nc----nonce count，用于标识进行请求的次数。（但你一直不变服务端也不会管你对不对）

qop----quality of protection，进一步限定response的计算方法，服务端通过WWW-Authenticate头返回。

response----认证最主要的值，前面各字段除algorithm外全要参与该值的计算。

3.2 Digest认证计算方法

在最开始的RFC 2069中规定response计算方法如下：

HA1 = MD5(username:realm:password)
HA2 = MD5(method:uri)
response = MD5(HA1:nonce:HA2)

随后的RFC 2617对计算方法进行了增强，规定计算方法如下（当algorithm值为MD5或未指定、qop未指定时等同RFC 2069）：

# HA1部分
# 当algorithm值为"MD5"或未指定时，HA1计算方法如下
HA1 = MD5(username:realm:password)
# 当algorithm值为"MD5-sess"时，HA1计算方法如下
HA1 = MD5(MD5(username:realm:password):nonce:cnonce)
 
# HA2部分
# 当qop值为"auth"或未指定时，HA2计算方法如下
HA2 = MD5(method:uri)
# 当qop值为"auth-int"时，HA2计算方法如下；entityBody是指整个body（？）
HA2 = MD5(method:uri:MD5(entityBody))
 
# response部分
# 当qop值为"auth"或"auth-int"时，response计算方法如下
response = MD5(HA1:nonce:nonceCount:cnonce:qop:HA2)
# 当qop未指定时，response计算方法如下
response = MD5(HA1:nonce:HA2)

Python计算代码如下：

import hashlib
 
# body初始值不要是None，不然下边encode时会报错
def get_basic_authorization_header_value(username, password, uri, method, realm, nonce, nc, cnonce, algorithm=None, qop=None, body=""):
    response_value = calc_digest_response_value(username, password, uri, method, realm, nonce, nc, cnonce, algorithm, qop, body)
    authorization_header_value = f'Digest username="{username}",realm="{realm}",nonce="{nonce}",uri="{uri}",algorithm="{algorithm}",cnonce="{cnonce}",nc={nc},qop="{qop}",response="{response_value}"',
    return authorization_header_value
 
def calc_digest_response_value(username, password, uri, method, realm, nonce, nc, cnonce, algorithm=None, qop=None, body=""):
    # HA1部分
    # 当algorithm值为"MD5"或未指定时，HA1计算方法如下
    if algorithm == "MD5" or algorithm == "" or algorithm is None:
        HA1 = hashlib.md5((f"{username}:{realm}:{password}").encode()).hexdigest()
    # 当algorithm值为"MD5-sess"时，HA1计算方法如下
    elif algorithm == "MD5-sess":
        HA1 = hashlib.md5((f"{username}:{realm}:{password}").encode()).hexdigest()
        HA1 = hashlib.md5((f"{HA1}:{nonce}:{cnonce}").encode()).hexdigest()
    else:
        response_value = '"the value of algorithm must be one of "MD5"/"MD5-sess"/""/None'
        return response_value
 
    # HA2部分
    # 当qop值为"auth"或未指定时，HA2计算方法如下
    if qop == "auth" or qop == "" or qop is None:
        HA2 = hashlib.md5((f"{method}:{uri}").encode()).hexdigest()
    # 当qop值为"auth-int"时，HA2计算方法如下；entityBody是不是指整个body我其实不太确定
    elif qop == "auth-int":
        HA2 = hashlib.md5((f"{body}").encode()).hexdigest()
        HA2 = hashlib.md5((f"{method}:{uri}:{HA2}").encode()).hexdigest()
    else:
        response_value = '"the value of qop must be one of "auth"/"auth-int"/""/None'
        return response_value
 
    # response部分
    # 当qop值为"auth"或"auth-int"时，response计算方法如下
    if qop == "auth" or qop == "auth-int":
        response_value = hashlib.md5((f"{HA1}:{nonce}:{nc}:{cnonce}:{qop}:{HA2}").encode()).hexdigest()
    # 当qop未指定时，response计算方法如下
    elif qop == "" or qop is None:
        response_value = hashlib.md5((f"{HA1}:{nonce}:{HA2}").encode()).hexdigest()
    else:
        response_value = "unknown error"
    return response_value

参考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Digest_access_authentication

https://tools.ietf.org/html/rfc2069

https://tools.ietf.org/html/rfc2617