Eu não estava feliz que o post era muito "aqui o código de X/Y/Z", pois gerava paredão de texto. E quando escrevo estes posts, a intenção é reforçar conhecimento para no futuro eu conseguir voltar e relembrar do assunto (e não do código em específico).
O repositório com exemplos continua vivo em:
https://github.com/thiagola92/learning-authentication
Username com password é uma das maneiras mais velhas de se criar autenticação no seu sistema.
Nós confiaremos que aquele usuário é o dono da conta se ele souber a senha que está relacionada àquele username. Note que falei "confiaremos" pois nunca podemos ter 100% de certeza, só estamos tentando reduzir a possibilidade de ser alguém indesejado na conta.
Register
Client
Para entender como o registro de novos usuários funciona, podemos olhar como formulários em HTML funcionam.
<form action="./register">
</form>
Formulários coletam todos os dados dos elementos <input> dentro deles e enviam para o endereço especificado no atributo action. Tenha em mente que enviar quer dizer "mandar para aquele endpoint um request HTTP".
Caso você já tenha feito uma API REST em qualquer linguagem, você pode começar a notar detalhes familiares. Acontece que os navegadores não fazem nenhuma mágica, eles enviam o mesmo tipo de request que você está acostumado a lidar no backend de APIs REST.
Como eu estou escrevendo isto ao mesmo tempo que testo o código, eu vou trocar o endpoint para a minha API (http://127.0.0.1:8000/register).
<form action="http://127.0.0.1:8000/register">
</form>
Nós precisamos adicionar o input do tipo submit pois ele é utilizado para engatilhar o envio.
<form action="http://127.0.0.1:8000/register">
<input type="submit" value="register">
</form>
Se você clicar no botão de registrar, você mandara um request GET para o endpoint register, com nenhuma informação pois não existe nenhum campo input que segure informação.
No nosso caso precisamos de um campo para o username e outro para o password:
<form action="http://127.0.0.1:8000/register">
<input type="text" name="username" value="username"><br>
<input type="password" name="password" value="password"><br>
<input type="submit" value="register">
</form>
Note que utilizamos os tipos text e password apenas para dar o comportamento correto no navegador. O importante mesmo é o atributo name pois ele define o nome a qual o valor vai estar relacionado quando enviado.
Se clicarmos no botão de registrar, enviaremos as informações na URL:
/register?username=username&password=password
Por padrão o formulário envia um request GET, o que é ótimo se você quiser compartilhar URL com alguém ou salvar no favoritos.
Porém não é nada seguro quando estamos falando de informação sensível como a senha do usuário! Neste caso queremos enviar no corpo do request POST (onde não fica visível a qualquer pessoa olhando a tela do seu computador).
Podemos especificar o método utilizado no request atráves do atributo method:
<form action="http://127.0.0.1:8000/register" method="post">
<input type="text" name="username" value="username"><br>
<input type="password" name="password" value="password"><br>
<input type="submit" value="register">
</form>
Agora ao clicar no botão de registrar, enviaremos as informações no corpo do request e a URL para qual você vai ser direcionado não vai conter seus dados (/register).
Corpo do request: username=username&password=password
Note que no final das contas é o mesmo formato porém em lugares diferentes.
Se você tiver uma API, conseguirá ver que ambos possuem o campo content-type da requisição com o valor application/x-www-form-urlencoded.
Tudo isto poderia ser reproduzido em python com:
import httpx
from urllib.parse import urlencode
body = urlencode({"username": username, "password": password})
headers = {"Content-Type": "application/x-www-form-urlencoded"}
httpx.post("http://127.0.0.1:8000/register", headers=headers, content=body)
Eu continuarei mostrando o código Python equivalente ao que seria feito pelo navegador/server pois acho que da uma visão lógica de como as coisas são feitas por baixo dos panos.
Server
Okay, seu server recebeu a requisição de cadastro do usuário. O que fazer agora? Validações!
O conteúdo da requisição está no formato esperado?
Podemos verificar se o campo content-type está com application/x-www-form-urlencoded.
if request.headers.get("Content-Type") != "application/x-www-form-urlencoded":
raise Exception("Invalid body format")
Claro que isso não impede o usuário de formatar o conteúdo incorretamente, porém agora podemos assumir que ele errou o formato e enviarmos uma mensagem de erro coerente com o problema.
try:
body = await request.body()
body = body.decode()
fields = parse_qs(body)
except ValueError:
raise Exception("Body incorrectly formatted")
E se o usuário esquecer um dos campos? Sim, precisamos validar isto também.
if "username" not in fields or "password" not in fields:
return Exception("Missing username or password")
E se o usuário tiver caracters inválido?
E se a senha tiver caracters inválido?
E se o usuário já existir no banco?
...
Acho que você já entendeu que validação é importante.
Agora vamos falar de storage!
Como se armazena o username?
Igual a qualquer outro campo texto...
Como se armazena a senha?
Não se armazena senha...
Pode parecer estranho a primeira vista mas não precisamos armazenar a senha para conferir se alguém nos deus a senha correta.
Existem funções hash criptográficas que produzem saídas com propriedades que nos ajudam a conferir se a senha de um usuário está correta.
Propriedades que nos interessão nessas funções:
- Dada uma entrada de bytes, sempre produz a mesma saída de bytes
- Nada de especial aqui, apenas está garantindo que não é afetado por outro fatores aleatórios (tempo, temperatura, etc)
- Não existe função que reverte a operação
- Em outras palavras, tendo a saída de bytes da função você não consegue saber a entrada que foi dada para a função hash (sem ir chutando todas as possibilidades)
- Qualquer mudança na entrada de bytes gera uma saída de bytes muito diferente
- A ideia é que as pessoas não devem saber que as entradas são parecidas a partir da saída
Diversas funções hash criptográficas existem, cada uma com o próprio algoritmo.
No nosso caso vamos utilizar o algoritmo sha256 para os exemplos!
Segurança é algo que muda com o tempo, então funções hash criptográficas seguras de antigamente podem já não ser mais seguras.
Estou usando a função hash que usa o algoritmo sha256 apenas de exemplo, não estou considerando se é segura ou não para o ano atual.
| entrada | saída |
|---|
| abc | ba7816bf8f01cfea414140de5dae2223b00361a396177a9cb410ff61f20015ad |
| abd | a52d159f262b2c6ddb724a61840befc36eb30c88877a4030b65cbe86298449c9 |
| ABC | b5d4045c3f466fa91fe2cc6abe79232a1a57cdf104f7a26e716e0a1e2789df78 |
| 123 | a665a45920422f9d417e4867efdc4fb8a04a1f3fff1fa07e998e86f7f7a27ae3 |
- Se você der a mesma entrada, vai receber a mesma saída
- Olhando a saída você não sabe a entrada
- A mudanaça de um bit entre "abc" e "abd" mudou totalmente a saída
Não sei se ficou claro, mas isso é perfeito para podermos conferir se alguém acertou a senha.
Assim que um usuário registra no serviço e nos da senha, podemos calcular o hash da senha (saída da função hash para a senha) para armazenar.
>>> sha256(b"password").hexdigest()
'5e884898da28047151d0e56f8dc6292773603d0d6aabbdd62a11ef721d1542d8'
>>> sha256(b"mega_password").hexdigest()
'2d2c3f7eb9152d67258cd1068a64a746c130d4cca3f571bd28a86d7f7589aa25'
>>> sha256(b"senha").hexdigest()
'b7e94be513e96e8c45cd23d162275e5a12ebde9100a425c4ebcdd7fa4dcd897c'
| username | hash |
|---|
| thiagola92 | 5e884898da28047151d0e56f8dc6292773603d0d6aabbdd62a11ef721d1542d8 |
| darklord | 2d2c3f7eb9152d67258cd1068a64a746c130d4cca3f571bd28a86d7f7589aa25 |
| juninho | b7e94be513e96e8c45cd23d162275e5a12ebde9100a425c4ebcdd7fa4dcd897c |
Quando alguém for logar no nosso serviço, a pessoa vai inserir a senha e nós vamos conferir se o hash dessa senha é igual ao que temos no banco.
- Se for igual, a pessoa sabe a senha e nós podemos autorizar o acesso ao serviço
- Se não for igual, a pessoa não sabe a senha e nós devemos negar o acesso ao serviço
Qual a vantagem de armazenar assim?
Se algum hacker acessar nosso banco, ele não vai conseguir saber a senha das pessoas.
Mesmo que a pessoa saiba que meu hash é:
5e884898da28047151d0e56f8dc6292773603d0d6aabbdd62a11ef721d1542d8
Se ela tentar o hash como senha, o hash do hash vai ser totalmente diferente.
>>> sha256(b"5e884898da28047151d0e56f8dc6292773603d0d6aabbdd62a11ef721d1542d8").hexdigest()
'113459eb7bb31bddee85ade5230d6ad5d8b2fb52879e00a84ff6ae1067a210d3'
Então é isso? Temos que armazenar o hash da senha? Nope.
O que acontece quando dois usuários possuem a mesma senha?
| username | hash |
|---|
| thiagola92 | 5e884898da28047151d0e56f8dc6292773603d0d6aabbdd62a11ef721d1542d8 |
| darklord | 2d2c3f7eb9152d67258cd1068a64a746c130d4cca3f571bd28a86d7f7589aa25 |
| juninho | b7e94be513e96e8c45cd23d162275e5a12ebde9100a425c4ebcdd7fa4dcd897c |
| mmiguel | 2d2c3f7eb9152d67258cd1068a64a746c130d4cca3f571bd28a86d7f7589aa25 |
Isso quer dizer que se um hacker advinhar a senha de mmiguel, ele também sabe a senha de darklord.
Para previnir isso é normal adicionar salt às senhas, ou seja, concatenar bytes extras na senha antes de fazer o hash.
Assim que o usuário criar a conta, criaremos um salt para ele com uma função que gera X bytes aleatórios (os.urandom(X)):
| username | salt |
|---|
| thiagola92 | cea3a49482094b096acb |
| darklord | b9f195b7ce55a51fdc0d |
| juninho | 885cfd855add75c08a7a |
| mmiguel | 10cc25d0c8adcbc44e9a |
Iremos inserir na função hash a concatenação de senha + salt.
>>> sha256(b"password" + b"cea3a49482094b096acb").hexdigest()
'a15760e9639bc64e8908d5d2109900dcbc508e6fc5fa7b161e5149fcdaa04eee'
>>> sha256(b"mega_password" + b"b9f195b7ce55a51fdc0d").hexdigest()
'8c7044c8e42efebbf7d19027db0a00c8d2242197a0e001d5d0d977cccfaa020c'
>>> sha256(b"senha" + b"885cfd855add75c08a7a").hexdigest()
'f51f77c4575127dbf8906c60b7b1c80e01772be217c8a1c9df68e4f527b7f8eb'
>>> sha256(b"mega_password" + b"10cc25d0c8adcbc44e9a").hexdigest()
'bbb70b912376b0c266d90cd3ebd1ffa99f6c439a50ed6481bb809b99fd93d300'
| username | salt | hash |
|---|
| thiagola92 | cea3a49482094b096acb | a15760e9639bc64e8908d5d2109900dcbc508e6fc5fa7b161e5149fcdaa04eee |
| darklord | b9f195b7ce55a51fdc0d | 8c7044c8e42efebbf7d19027db0a00c8d2242197a0e001d5d0d977cccfaa020c |
| juninho | 885cfd855add75c08a7a | f51f77c4575127dbf8906c60b7b1c80e01772be217c8a1c9df68e4f527b7f8eb |
| mmiguel | 10cc25d0c8adcbc44e9a | bbb70b912376b0c266d90cd3ebd1ffa99f6c439a50ed6481bb809b99fd93d300 |
Agora se um hacker tentar todas as possibilidades de senhas para o mmiguel e um dia acertar, ele jamais vai ser que é a mesma senha para darklord.
E se o salt gerado for o mesmo para ambos?
Uma maneira de solucionar isto é verificar se já existe alguém com o mesmo hash e salt.
Caso sim, gere um novo salt...
Minha intenção aqui era explicar o conceito.
É importante olhar a documentação da sua linguagem/biblioteca para saber a melhor função hash a se usar!
Por exemplo, python já disponibiliza uma função que já concatena senha e salt, e depois faz o hash (hashlib.scrypt()). Então não existe necessidade de fazer cada etapa dita neste post.
Login
Client
Quando falando de website, a maneira para logar é a mesma de se registrar:
import httpx
from urllib.parse import urlencode
body = urlencode({"username": username, "password": password})
headers = {"Content-Type": "application/x-www-form-urlencoded"}
httpx.post("http://127.0.0.1:8000/login", headers=headers, content=body)
E o server responde enviando cookies para que o browser use nas próximas requisições de conteúdo.
Note que esse request utiliza o body para enviar username e password, o que deixa o body ocupado por dados relacionados ao login (ao menos que você queira fazer uma bagunça e misturar login com pedido de dados).
Outra maneira conhecida por APIs é passar a autentição no headers pelo campo Authorization:
import httpx
import base64
credentials = f"{username}:{password}"
credentials = credentials.encode()
credentials = base64.b64encode(credentials)
credentials = credentials.decode()
response = httpx.get("http://127.0.0.1:8000/", headers={"Authorization": f"Basic {credentials}"})
Note que nesse modelo nós botamos como valor do Authroization o esquema e depois a credencial:
<scheme> <credential>
No nosso caso o esquema é Basic, onde quer dizer que vamos passar as credenciais em base 64 e concatenadas com :.
<username>:<password>
A vantagem desta maneira é que em uma requisição nós já conseguiriamos nos autenticar e aplicar a operação desejada na API.
Essa maneira não é incentivada pois passar em toda requisição username e password é arriscado, basta uma pessoa má intencionado conseguir acesso a uma mensagem para obter sua senha.
Passar em uma requisição para obter um token/cookie é válido, pois toda requisição seguinte nós utilizariamos esse token/cookie para sermos validados no server.
Server
Okay, seu servidor recebeu o request de logar... O que fazer? Validações! (novamente)
Se estivermos falando da mesma maneira utilizada por websites, então as validações são bem parecidas com as de registrar!
if request.headers.get("Content-Type") != "application/x-www-form-urlencoded":
raise Exception("Invalid body format")
try:
body = await request.body()
body = body.decode()
fields = parse_qs(body)
except ValueError:
raise Exception("Body incorrectly formatted")
if "username" not in fields or "password" not in fields:
return Exception("Missing username or password")
Se estivermos falando da maneira das APIs, temos que adaptar ao outro local onde o username e password estão mas nada complicado!
if not request.headers.get("Authorization"):
raise Exception("Missing authorization")
auth = conn.headers["Authorization"]
scheme, credentials = auth.split()
if scheme.lower() != "basic":
raise Exception("Incorrect authorization protocol")
try:
credentials = base64.b64decode(credentials)
credentials = credentials.decode()
username, _, password = credentials.partition(":")
except ValueError:
raise Exception("Credentials incorrectly formatted")
Chegou a hora da verdade.
Quem mandou a requisição é o usuário verdadeiro da conta?
Bem... Ele não vai ser o usuário verdadeiro se o usuário nem existir né?
Podemos verificar isso tentando pegar do banco o salt e hash.
salt, hash = get_user_auth(username)
if not salt or not hash:
raise Exception("Invalid user")
Agora vem a parte fácil... Validar se a senha que ele passou está certa! Basta calcular o hash usando a senha que nos passaram.
if sha256(password + salt).hexdigest() != hash:
raise Exception("Wrong password")
Fim!
Principalmente porque não pretendo cobrir a fundo assuntos como cookies e tokens. Mas tudo coberto já da um ótimo início para entender autenticação/login/cadastro/etc.
References
