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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".

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

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)

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!

>>> sha256(entrada)
saida

• 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'

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?

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)):

# No caso vamos gerar 10 bytes aleatórios.
salt = os.urandom(10)

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'

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...

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.

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​

• https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Headers/Authorization
• https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Methods/POST
• https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Headers/Content-Type
• https://www.w3schools.com/tags/att_form_enctype.asp