OAuth2-Implementierung: Ein umfassender Leitfaden zur Authentifizierung durch Dritte

In der heutigen vernetzten digitalen Landschaft sind nahtlose und sichere Benutzerauthentifizierung von größter Bedeutung. OAuth2 hat sich zum Industriestandardprotokoll entwickelt, das es Drittanwendungen ermöglicht, auf Benutzerressourcen auf einem anderen Dienst zuzugreifen, ohne deren Anmeldedaten preiszugeben. Dieser umfassende Leitfaden befasst sich mit den Feinheiten der OAuth2-Implementierung und bietet Entwicklern das Wissen und die praktische Anleitung, die sie benötigen, um dieses leistungsstarke Autorisierungsframework in ihre Anwendungen zu integrieren.

Was ist OAuth2?

OAuth2 (Open Authorization) ist ein Autorisierungsframework, das es einer Drittanwendung ermöglicht, begrenzten Zugriff auf einen HTTP-Dienst im Namen eines Benutzers zu erhalten, entweder durch Orchestrierung der Zustimmung des Benutzers oder indem die Drittanwendung auf eigene Faust Zugriff erhält. OAuth2 konzentriert sich auf die Einfachheit für Client-Entwickler und bietet gleichzeitig spezifische Autorisierungsabläufe für Webanwendungen, Desktop-Anwendungen, Mobiltelefone und Geräte im Wohnzimmer.

Stellen Sie es sich wie das Parken von Autos durch einen Valet-Service vor. Sie geben Ihre Autoschlüssel (Anmeldedaten) an einen vertrauenswürdigen Valet (Drittanwendung) weiter, damit dieser Ihr Auto parken kann (auf Ihre Ressourcen zugreifen kann), ohne dass Sie ihm direkt Zugriff auf alles andere in Ihrem Auto gewähren müssen. Sie behalten die Kontrolle und können Ihre Schlüssel jederzeit zurückfordern (Zugriff widerrufen).

Schlüsselkonzepte in OAuth2

Das Verständnis der Kernkonzepte von OAuth2 ist entscheidend für eine erfolgreiche Implementierung:

• Ressourcenbesitzer: Die Einheit, die in der Lage ist, den Zugriff auf eine geschützte Ressource zu gewähren. Typischerweise ist dies der Endbenutzer.
• Ressourcenserver: Der Server, der die geschützten Ressourcen hostet und auf Anfragen nach geschützten Ressourcen mit Zugriffstoken antwortet.
• Clientanwendung: Die Anwendung, die im Namen des Ressourcenbesitzers den Zugriff auf geschützte Ressourcen anfordert. Dies kann eine Webanwendung, eine mobile App oder eine Desktop-Anwendung sein.
• Autorisierungsserver: Der Server, der Zugriffstoken an die Clientanwendung ausstellt, nachdem der Ressourcenbesitzer erfolgreich authentifiziert und seine Autorisierung erhalten wurde.
• Zugriffstoken: Eine Anmeldeinformation, die die vom Ressourcenbesitzer der Clientanwendung gewährte Autorisierung darstellt. Sie wird von der Clientanwendung verwendet, um auf geschützte Ressourcen auf dem Ressourcenserver zuzugreifen. Zugriffstoken haben in der Regel eine begrenzte Lebensdauer.
• Aktualisierungstoken: Eine Anmeldeinformation, die verwendet wird, um ein neues Zugriffstoken zu erhalten, ohne dass der Ressourcenbesitzer die Clientanwendung erneut autorisieren muss. Aktualisierungstoken haben in der Regel eine lange Lebensdauer und sollten sicher gespeichert werden.
• Scope: Definiert die spezifischen Berechtigungen, die der Clientanwendung gewährt werden. Zum Beispiel kann einer Clientanwendung Lesezugriff auf das Profil eines Benutzers gewährt werden, aber nicht die Möglichkeit, es zu ändern.

OAuth2 Grant-Typen

OAuth2 definiert mehrere Grant-Typen, die jeweils auf spezifische Anwendungsfälle und Sicherheitsanforderungen zugeschnitten sind. Die Wahl des richtigen Grant-Typs ist entscheidend für eine sichere und benutzerfreundliche Authentifizierungserfahrung.

1. Autorisierungscode-Grant

Der Autorisierungscode-Grant ist der am häufigsten verwendete und empfohlene Grant-Typ für Webanwendungen. Er beinhaltet einen mehrstufigen Prozess, der sicherstellt, dass das Client-Geheimnis niemals im Browser des Ressourcenbesitzers preisgegeben wird. Er ist für die Verwendung mit vertraulichen Clients (Clients, die die Vertraulichkeit ihres Client-Geheimnisses wahren können) konzipiert. Hier ist eine vereinfachte Aufschlüsselung:

1. Die Clientanwendung leitet den Ressourcenbesitzer an den Autorisierungsserver weiter.
2. Der Ressourcenbesitzer authentifiziert sich beim Autorisierungsserver und erteilt der Clientanwendung die Erlaubnis.
3. Der Autorisierungsserver leitet den Ressourcenbesitzer mit einem Autorisierungscode zurück zur Clientanwendung.
4. Die Clientanwendung tauscht den Autorisierungscode gegen ein Zugriffstoken und ein Aktualisierungstoken ein.
5. Die Clientanwendung verwendet das Zugriffstoken, um auf geschützte Ressourcen auf dem Ressourcenserver zuzugreifen.

Beispiel: Ein Benutzer möchte sein Google Drive-Konto mit einer Drittanbieter-Dokumentenbearbeitungsanwendung verbinden. Die Anwendung leitet den Benutzer zur Google-Authentifizierungsseite weiter, wo er sich anmeldet und der Anwendung die Erlaubnis erteilt, auf seine Google Drive-Dateien zuzugreifen. Google leitet den Benutzer dann mit einem Autorisierungscode zurück zur Anwendung, den die Anwendung gegen ein Zugriffstoken und ein Aktualisierungstoken eintauscht.

2. Impliziter Grant

Der implizite Grant ist eine vereinfachte Version des Autorisierungscode-Grants, die für Clientanwendungen konzipiert ist, die ein Client-Geheimnis nicht sicher speichern können, wie z. B. Single-Page-Anwendungen (SPAs), die in einem Webbrowser ausgeführt werden, oder native mobile Anwendungen. Bei diesem Grant-Typ wird das Zugriffstoken direkt an die Clientanwendung zurückgegeben, nachdem der Ressourcenbesitzer sich beim Autorisierungsserver authentifiziert hat. Aufgrund des Risikos der Abfangung von Zugriffstoken gilt er jedoch als weniger sicher als der Autorisierungscode-Grant.

Wichtiger Hinweis: Der Implizite Grant gilt heute weitgehend als veraltet. Sicherheitsempfehlungen raten zur Verwendung des Autorisierungscode-Grants mit PKCE (Proof Key for Code Exchange) anstelle dessen, auch für SPAs und native Apps.

3. Ressourcenbesitzer-Passwort-Anmeldeinformationen-Grant

Der Ressourcenbesitzer-Passwort-Anmeldeinformationen-Grant ermöglicht es der Clientanwendung, ein Zugriffstoken zu erhalten, indem sie dem Autorisierungsserver direkt den Benutzernamen und das Passwort des Ressourcenbesitzers übergibt. Dieser Grant-Typ sollte nur verwendet werden, wenn die Clientanwendung hochgradig vertrauenswürdig ist und eine direkte Beziehung zum Ressourcenbesitzer hat. Er wird im Allgemeinen aufgrund der Sicherheitsrisiken, die mit der direkten Weitergabe von Anmeldedaten an die Clientanwendung verbunden sind, abgeraten.

Beispiel: Eine First-Party-Mobilanwendung, die von einer Bank entwickelt wurde, könnte diesen Grant-Typ verwenden, um Benutzern den Zugriff auf ihre Konten zu ermöglichen. Drittanwendungen sollten diesen Grant-Typ jedoch generell vermeiden.

4. Client-Anmeldeinformationen-Grant

Der Client-Anmeldeinformationen-Grant ermöglicht es der Clientanwendung, ein Zugriffstoken anhand ihrer eigenen Anmeldeinformationen (Client-ID und Client-Geheimnis) zu erhalten, anstatt im Namen eines Ressourcenbesitzers zu handeln. Dieser Grant-Typ wird typischerweise für die Server-zu-Server-Kommunikation verwendet oder wenn die Clientanwendung auf Ressourcen zugreifen muss, die ihr direkt gehören.

Beispiel: Eine Überwachungsanwendung, die auf Servermetriken eines Cloud-Anbieters zugreifen muss, könnte diesen Grant-Typ verwenden.

5. Aktualisierungstoken-Grant

Der Aktualisierungstoken-Grant ermöglicht es der Clientanwendung, ein neues Zugriffstoken anhand eines Aktualisierungstokens zu erhalten. Dies ermöglicht es der Clientanwendung, den Zugriff auf geschützte Ressourcen aufrechtzuerhalten, ohne dass der Ressourcenbesitzer die Anwendung erneut autorisieren muss. Das Aktualisierungstoken wird gegen ein neues Zugriffstoken und optional ein neues Aktualisierungstoken eingetauscht. Das alte Zugriffstoken wird ungültig.

OAuth2 implementieren: Ein Schritt-für-Schritt-Leitfaden

Die Implementierung von OAuth2 umfasst mehrere wichtige Schritte:

1. Registrierung Ihrer Clientanwendung

Der erste Schritt ist die Registrierung Ihrer Clientanwendung beim Autorisierungsserver. Dies beinhaltet typischerweise die Angabe von Informationen wie dem Namen der Anwendung, einer Beschreibung, den Weiterleitungs-URIs (wohin der Autorisierungsserver den Ressourcenbesitzer nach der Authentifizierung weiterleitet) und den gewünschten Grant-Typen. Der Autorisierungsserver stellt dann eine Client-ID und ein Client-Geheimnis aus, die zur Identifizierung und Authentifizierung Ihrer Anwendung verwendet werden.

Beispiel: Bei der Registrierung Ihrer Anwendung beim OAuth2-Dienst von Google müssen Sie eine Weiterleitungs-URI angeben, die mit der URI übereinstimmen muss, die Ihre Anwendung zum Empfangen des Autorisierungscodes verwendet. Sie müssen auch die Bereiche angeben, die Ihre Anwendung benötigt, wie z. B. Zugriff auf Google Drive oder Gmail.

2. Initiieren des Autorisierungsflusses

Der nächste Schritt ist die Initiierung des Autorisierungsflusses. Dies beinhaltet die Weiterleitung des Ressourcenbesitzers zum Autorisierungs-Endpunkt des Autorisierungsservers. Der Autorisierungs-Endpunkt benötigt typischerweise die folgenden Parameter:

• client_id: Die vom Autorisierungsserver ausgegebene Client-ID.
• redirect_uri: Die URI, zu der der Autorisierungsserver den Ressourcenbesitzer nach der Authentifizierung weiterleitet.
• response_type: Der erwartete Antworttyp vom Autorisierungsserver (z. B. code für den Autorisierungscode-Grant).
• scope: Die gewünschten Zugriffsberechtigungen.
• state: Ein optionaler Parameter zur Verhinderung von Cross-Site Request Forgery (CSRF)-Angriffen.

Beispiel: Eine Weiterleitungs-URI könnte wie folgt aussehen: https://example.com/oauth2/callback. Der state-Parameter ist eine zufällig generierte Zeichenfolge, die Ihre Anwendung verwenden kann, um zu überprüfen, ob die Antwort vom Autorisierungsserver legitim ist.

3. Behandeln der Autorisierungsantwort

Nachdem sich der Ressourcenbesitzer beim Autorisierungsserver authentifiziert und der Clientanwendung die Erlaubnis erteilt hat, leitet der Autorisierungsserver den Ressourcenbesitzer mit einem Autorisierungscode (für den Autorisierungscode-Grant) oder einem Zugriffstoken (für den impliziten Grant) zurück zur Weiterleitungs-URI der Clientanwendung. Die Clientanwendung muss diese Antwort dann entsprechend verarbeiten.

Beispiel: Wenn der Autorisierungsserver einen Autorisierungscode zurückgibt, muss die Clientanwendung diesen gegen ein Zugriffstoken und ein Aktualisierungstoken austauschen, indem sie eine POST-Anfrage an den Token-Endpunkt des Autorisierungsservers sendet. Der Token-Endpunkt benötigt typischerweise die folgenden Parameter:

• grant_type: Der Grant-Typ (z. B. authorization_code).
• code: Der vom Autorisierungsserver erhaltene Autorisierungscode.
• redirect_uri: Dieselbe Weiterleitungs-URI, die in der Autorisierungsanfrage verwendet wurde.
• client_id: Die vom Autorisierungsserver ausgegebene Client-ID.
• client_secret: Das vom Autorisierungsserver ausgegebene Client-Geheimnis (für vertrauliche Clients).

4. Zugriff auf geschützte Ressourcen

Sobald die Clientanwendung ein Zugriffstoken erhalten hat, kann sie dieses verwenden, um auf geschützte Ressourcen auf dem Ressourcenserver zuzugreifen. Das Zugriffstoken wird typischerweise im Authorization-Header der HTTP-Anfrage unter Verwendung des Bearer-Schemas enthalten.

Beispiel: Um auf das Profil eines Benutzers auf einer Social-Media-Plattform zuzugreifen, könnte die Clientanwendung eine Anfrage wie diese senden:

  
  GET /api/v1/me HTTP/1.1
  Host: api.example.com
  Authorization: Bearer [access_token]
  

5. Behandeln der Token-Aktualisierung

Zugriffstoken haben typischerweise eine begrenzte Lebensdauer. Wenn ein Zugriffstoken abläuft, kann die Clientanwendung das Aktualisierungstoken verwenden, um ein neues Zugriffstoken zu erhalten, ohne dass der Ressourcenbesitzer die Anwendung erneut autorisieren muss. Um das Zugriffstoken zu aktualisieren, sendet die Clientanwendung eine POST-Anfrage an den Token-Endpunkt des Autorisierungsservers mit den folgenden Parametern:

• grant_type: Der Grant-Typ (z. B. refresh_token).
• refresh_token: Das vom Autorisierungsserver erhaltene Aktualisierungstoken.
• client_id: Die vom Autorisierungsserver ausgegebene Client-ID.
• client_secret: Das vom Autorisierungsserver ausgegebene Client-Geheimnis (für vertrauliche Clients).

Sicherheitsüberlegungen

OAuth2 ist ein leistungsstarkes Autorisierungsframework, aber es ist wichtig, es sicher zu implementieren, um Benutzerdaten zu schützen und Angriffe zu verhindern. Hier sind einige wichtige Sicherheitsüberlegungen:

• HTTPS verwenden: Die gesamte Kommunikation zwischen der Clientanwendung, dem Autorisierungsserver und dem Ressourcenserver sollte zur Verhinderung von Abhörangriffen über HTTPS verschlüsselt werden.
• Weiterleitungs-URIs validieren: Validieren Sie sorgfältig Weiterleitungs-URIs, um Angriffe durch Autorisierungscode-Injektion zu verhindern. Erlauben Sie nur registrierte Weiterleitungs-URIs und stellen Sie sicher, dass sie korrekt formatiert sind.
• Client-Geheimnisse schützen: Halten Sie Client-Geheimnisse vertraulich. Speichern Sie sie niemals im clientseitigen Code und geben Sie sie nicht an unbefugte Parteien weiter.
• State-Parameter implementieren: Verwenden Sie den state-Parameter, um CSRF-Angriffe zu verhindern.
• Zugriffstoken validieren: Der Ressourcenserver muss Zugriffstoken validieren, bevor er den Zugriff auf geschützte Ressourcen gewährt. Dies beinhaltet in der Regel die Überprüfung der Signatur und der Ablaufzeit des Tokens.
• Scope implementieren: Verwenden Sie Scopes, um die der Clientanwendung gewährten Berechtigungen einzuschränken. Gewähren Sie nur die unbedingt erforderlichen Berechtigungen.
• Token-Speicherung: Speichern Sie Token sicher. Für native Anwendungen sollten Sie die sicheren Speicher mechanisms des Betriebssystems verwenden. Für Webanwendungen verwenden Sie sichere Cookies oder serverseitige Sitzungen.
• PKCE (Proof Key for Code Exchange) in Betracht ziehen: Verwenden Sie für Anwendungen, die ein Client-Geheimnis nicht sicher speichern können (wie SPAs und native Apps), PKCE, um das Risiko der Abfangung von Autorisierungscodes zu mindern.

OpenID Connect (OIDC)

OpenID Connect (OIDC) ist eine Authentifizierungsschicht, die auf OAuth2 aufbaut. Es bietet eine standardisierte Möglichkeit für Clientanwendungen, die Identität des Ressourcenbesitzers anhand der vom Autorisierungsserver durchgeführten Authentifizierung zu überprüfen und grundlegende Profilinformationen über den Ressourcenbesitzer auf interoperable und REST-ähnliche Weise zu erhalten.

Während OAuth2 hauptsächlich ein Autorisierungsframework ist, fügt OIDC die Authentifizierungskomponente hinzu, wodurch es sich für Anwendungsfälle eignet, bei denen Sie nicht nur den Zugriff auf Ressourcen autorisieren, sondern auch die Identität des Benutzers überprüfen müssen. OIDC führt das Konzept eines ID-Tokens ein, bei dem es sich um ein JSON Web Token (JWT) handelt, das Ansprüche über die Identität des Benutzers enthält.

Bei der Implementierung von OIDC enthält die Antwort des Autorisierungsservers sowohl ein Zugriffstoken (für den Zugriff auf geschützte Ressourcen) als auch ein ID-Token (zur Überprüfung der Identität des Benutzers).

Auswahl eines OAuth2-Anbieters

Sie können entweder Ihren eigenen OAuth2-Autorisierungsserver implementieren oder einen Drittanbieter nutzen. Die Implementierung Ihres eigenen Autorisierungsservers kann komplex und zeitaufwendig sein, gibt Ihnen aber die vollständige Kontrolle über den Authentifizierungsprozess. Die Nutzung eines Drittanbieters ist oft einfacher und kostengünstiger, bedeutet aber, dass Sie sich für die Authentifizierung auf einen Dritten verlassen.

Einige beliebte OAuth2-Anbieter sind:

• Google Identity Platform
• Facebook Login
• Microsoft Azure Active Directory
• Auth0
• Okta
• Ping Identity

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines OAuth2-Anbieters Faktoren wie:

• Preise
• Funktionen
• Sicherheit
• Zuverlässigkeit
• Einfachheit der Integration
• Compliance-Anforderungen (z. B. DSGVO, CCPA)
• Entwickler-Support

OAuth2 in verschiedenen Umgebungen

OAuth2 wird in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt, von Webanwendungen und mobilen Apps bis hin zu Desktop-Anwendungen und IoT-Geräten. Die spezifischen Implementierungsdetails können je nach Umgebung variieren, aber die Kernkonzepte und Prinzipien bleiben gleich.

Webanwendungen

In Webanwendungen wird OAuth2 typischerweise mit dem Autorisierungscode-Grant implementiert, wobei serverseitiger Code den Token-Austausch und die Speicherung übernimmt. Für Single-Page-Anwendungen (SPAs) ist der Autorisierungscode-Grant mit PKCE der empfohlene Ansatz.

Mobile Anwendungen

In mobilen Anwendungen wird OAuth2 typischerweise mit dem Autorisierungscode-Grant mit PKCE oder einem nativen SDK, das vom OAuth2-Anbieter bereitgestellt wird, implementiert. Es ist wichtig, Zugriffstoken sicher über die sicheren Speicher mechanisms des Betriebssystems zu speichern.

Desktop-Anwendungen

In Desktop-Anwendungen kann OAuth2 mit dem Autorisierungscode-Grant unter Verwendung eines eingebetteten Browsers oder eines Systembrowsers implementiert werden. Ähnlich wie bei mobilen Anwendungen ist es wichtig, Zugriffstoken sicher zu speichern.

IoT-Geräte

In IoT-Geräten kann die OAuth2-Implementierung aufgrund der begrenzten Ressourcen und Sicherheitsbeschränkungen dieser Geräte anspruchsvoller sein. Je nach den spezifischen Anforderungen kann der Client-Anmeldeinformationen-Grant oder eine vereinfachte Version des Autorisierungscode-Grants verwendet werden.

Fehlerbehebung bei häufigen OAuth2-Problemen

Die Implementierung von OAuth2 kann manchmal eine Herausforderung darstellen. Hier sind einige häufige Probleme und wie Sie sie beheben können:

• Ungültige Weiterleitungs-URI: Stellen Sie sicher, dass die beim Autorisierungsserver registrierte Weiterleitungs-URI mit der in der Autorisierungsanfrage verwendeten URI übereinstimmt.
• Ungültige Client-ID oder Geheimnis: Überprüfen Sie, ob die Client-ID und das Client-Geheimnis korrekt sind.
• Nicht autorisierter Scope: Stellen Sie sicher, dass die angeforderten Scopes vom Autorisierungsserver unterstützt werden und dass der Clientanwendung die Berechtigung zum Zugriff darauf erteilt wurde.
• Zugriffstoken abgelaufen: Verwenden Sie das Aktualisierungstoken, um ein neues Zugriffstoken zu erhalten.
• Token-Validierung fehlgeschlagen: Stellen Sie sicher, dass der Ressourcenserver ordnungsgemäß konfiguriert ist, um Zugriffstoken zu validieren.
• CORS-Fehler: Wenn Sie Probleme mit Cross-Origin Resource Sharing (CORS) haben, stellen Sie sicher, dass der Autorisierungsserver und der Ressourcenserver ordnungsgemäß konfiguriert sind, um Anfragen von der Herkunft Ihrer Clientanwendung zuzulassen.

Fazit

OAuth2 ist ein leistungsstarkes und vielseitiges Autorisierungsframework, das eine sichere und nahtlose Benutzerauthentifizierung für eine Vielzahl von Anwendungen ermöglicht. Durch das Verständnis der Kernkonzepte, Grant-Typen und Sicherheitsüberlegungen können Entwickler OAuth2 effektiv implementieren, um Benutzerdaten zu schützen und ein großartiges Benutzererlebnis zu bieten.

Dieser Leitfaden hat einen umfassenden Überblick über die OAuth2-Implementierung gegeben. Konsultieren Sie immer die offiziellen OAuth2-Spezifikationen und die Dokumentation Ihres gewählten OAuth2-Anbieters für detailliertere Informationen und Anleitungen. Priorisieren Sie immer bewährte Sicherheitspraktiken und bleiben Sie über die neuesten Empfehlungen auf dem Laufenden, um die Integrität und Vertraulichkeit von Benutzerdaten zu gewährleisten.