从UUID或HMAC / JWT / hash生成一次性安全令牌？

Question

我正在构建Web应用程序的后端。 当新用户访问该网站并单击“ 注册”按钮时，他们将填写一个超级简单的表格，要求他们提供用户名和密码，然后提交。 这提示服务器将验证电子邮件发送到该电子邮件地址。 然后，他们将检查其电子邮件，单击一个链接（验证其电子邮件），然后将其路由到登录页面，以便他们选择登录。

为了验证他们的电子邮件，服务器生成电子邮件时，它将需要创建（并存储） 验证令牌 （可能是UUID）并将其附加到电子邮件中的此链接，以便该链接看起来类似于：

“ https://api.myapp.example.com/v1/users/verify?vt=12345 ”

其中vt=12345是“验证令牌”（再次可能是UUID）。 因此，用户单击此链接，我的GET v1/users/verify端点将查看令牌，以某种方式确认其有效，并进行一些数据库更新以“激活”用户。 他们现在可以登录。

当用户想要退订接收电子邮件或无法记住密码并需要恢复密码以便登录时，类似的情况。

退订

用户希望停止接收电子邮件，但仍想使用该应用程序。 他们在我们发送给他们的每周新闻中单击“ 取消订阅 ”链接。 此链接需要包含某种类似的“退订令牌”，就像上面的验证令牌一样，该令牌已生成+存储在服务器上，并用于验证用户退订电子邮件的请求。

恢复密码

用户在这里忘记了密码，需要恢复它。 因此，在登录屏幕上，他们单击“ 忘记密码 ”链接，并显示一个表单，必须在该表单中填写其电子邮件地址。 服务器将电子邮件发送到该地址。 他们会检查此电子邮件，其中包含指向表单的链接，可以在其中输入新密码。 此链接需要包含一个“重置密码令牌”，就像上面的验证令牌一样，该密码已生成+存储在服务器上，并用于验证用户更改密码的请求。

因此，这里我们要解决三个非常相似的问题，所有这些都需要使用我所谓的“ 一次性（OTO）安全令牌 ”。 这些OTO令牌：

• 必须在服务器端生成并持久化（也许到security_tokens表中）
• 必须是可以附加到我们将从电子邮件内部公开的链接的内容
• 必须仅有效一次：单击令牌后，令牌将被“使用”并且不能重复使用

我的问题

我提出的解决方案很简单...几乎太简单了。

对于令牌，我只是生成随机UUID（36个字符）并将它们存储到具有以下字段的security_tokens表中：

[security_tokens]
---
id (PK)
user_id (FK to [users] table)
token (the token itself)
status (UNCLAIMED or CLAIMED)
generated_on (DATETIME when created)

服务器创建它们时，它们是“未声明的”。 用户单击表内的链接时，将被“清除”。 后台工作程序作业将定期运行以清理所有“已过期”的CLAIMED令牌或删除所有“已过期”的UNCLAIMED令牌（基于它们的generated_on字段）。 该应用程序还将忽略以前已清除（并且尚未清除）的所有令牌。

我认为此解决方案会起作用，但我不是超级安全专家，因此我担心这种方法：

1. 可能会使我的应用对某些类型的攻击/利用开放； 和
2. 当某些其他解决方案可能同样有效时，可能会重新发明轮子

像上面的第二个一样，我想知道是否应该使用与哈希/ HMAC / JWT相关的机制，而不要使用无效的简单UUID。 也许有一些聪明的加密/安全人员找到了一种使这些令牌以安全/不变的方式自己包含CLAIM状态和到期日期的方法，等等。

Answer 1

您处在正确的位置

根据我要执行的操作，我的应用程序中有一种非常相似的方法。 我有一个包含每个用户的表（一个Users表），我可以使用该表来引用每个单独的帐户并根据其身份执行操作。 通过添加用户帐户和自我管理选项，可以缓解许多安全威胁。 这是我如何解决其中一些漏洞的方法。

验证您的电子邮件

当用户注册时，服务器应使用RNGCryptoServiceProvider()类生成具有足够长度的随机盐，以至于无法实际猜测。 然后，我对盐进行哈希处理（单独使用）并对其应用base64编码，以便可以将其添加到Url中。 通过电子邮件将完整的链接发送给用户，并确保将哈希值与相关的UserId相对应存储在Users表中。

用户在收件箱中看到一个漂亮整洁的“单击此处以验证您的电子邮件地址”，并且可以单击链接。 它应该重定向到接受可选url参数的页面（例如mywebsite.com/account/verifyemail/myhash ，然后检查服务器端的哈希值。然后，该站点可以根据存储在数据库中的激活哈希值检查哈希值。如果与记录匹配，则应将Users.EmailVerified列标记为true并提交到表，然后可以从表中删除该Verification记录条目。

做得好，您已经成功验证了用户的电子邮件地址是真实的！

重设密码

在这里，我们实现了类似的方法。 但是，最好将记录存储在PasswordResetRequest表中，而不是验证记录，并且不要删除记录-这使您可以查看是否重置了密码以及何时重置密码。 每次用户请求重设密码时，您都应显示一条匿名消息，例如“一封电子邮件已发送到您的主电子邮件地址，其中包含进一步的说明”。 即使未发送邮件或帐户不存在，它也会阻止潜在的攻击者枚举用户名或电子邮件地址，以查看它们是否已在您的服务中注册。 同样，如果它们是真实的，则使用与以前相同的方法发送链接。

用户打开他们的电子邮件地址，然后单击链接。 然后将它们重定向到重置页面，例如mywebsite.com/account/resetpassword/myhash 。 然后，服务器对数据库运行url中的哈希，如果结果是真实的，则返回结果。 现在，这是棘手的部分-您不应该长时间保持这些活动。 我建议您使用一列将哈希值链接到Users.UserId ，一个名为ExpiraryDateTime的Users.UserId ，其中包含类似Datetime.Now.AddMinutes(15) （这样以后可以更轻松地使用它），以及一个称为IsUsed的布尔值（false默认）。

单击链接时，应检查是否存在链接。 如果没有，请为他们提供默认的“该链接存在问题。请请求一个新的”文本。 但是，如果链接有效，则应检查Used == false因为您不希望其他人多次使用同一链接。 如果不使用，那就太好了！ 让我们检查一下它是否仍然有效。 if (PasswordResetRequest.ExpiraryDateTime < DateTime.Now)是最简单的方法-如果链接仍然有效，则可以继续进行密码重置。 如果不是，则表示它是前一段时间生成的，您不应再使用它。 严重的是，某些站点仍然允许您今天生成链接，并且如果您的电子邮件从现在起1个月被黑，您仍然可以使用重置链接！

我还应该提到，每次用户请求重设密码时，都应检查表中的现有记录以获取有效链接。 如果一个有效（意味着它仍然可以使用），那么您应该立即使其无效。 将散列替换为一些辅助文字，例如“无效：用户请求了新的重置链接”。 这也让您知道他们请求了多个链接，同时使他们的链接无效。 如果您确实只是想通过智能地防止人们尝试使用过期链接，也可以将整个“无效：用户请求新的重置链接”作为编码的URL潜入其浏览器，则可以将其标记为“已使用”。 你永远不应该有相同的帐户中有多个重置链接活跃的- 永远 ！

退订

为此，我在数据库中有一个简单的标志，用于确定用户是否可以收到促销优惠和新闻通讯等。因此，一个Users.SubscribedToNewsletter就足够了。 他们应该能够登录并在其电子邮件设置或通信首选项等中进行更改。

一些代码示例

这是我在C＃中的RNGCryptoServiceProvider代码

public static string GenerateRandomString(RNGCryptoServiceProvider rng, int size)
{
    var bytes = new Byte[size];

    rng.GetBytes(bytes);

    return Convert.ToBase64String(bytes);
}

var rng = new RNGCryptoServiceProvider();
var randomString = GenerateRandomSalt(rng, 47); // This will end up being a string of almost entirely random bytes

为什么要使用RNGCryptoServiceProvider？

RNGCryptoServiceProvider() （在其安全性库中是C＃类）使您可以基于完全随机和不可再现的事件生成看似随机的字节字符串。 诸如Random()类的类仍需要使用某种内部数据来根据可预测的算法事件（例如当前日期和时间）生成数字。 RNGCryptoServiceProvider()使用诸如CPU温度，正在运行的进程数之类的东西来创建无法复制的随机事物。 这允许最后的字节数组尽可能地随机。

为什么我要对Base64进行编码？

Base64编码将导致仅包含数字和字母的字符串。 这意味着文本中将没有符号或编码字符，因此可以安全地在URL中使用。 这并不是什么安全性功能，但是它确实允许您在方法的参数内仅允许数字和字母，并过滤或拒绝任何不符合此标准的输入。 例如，过滤掉包含人字形<和>所有输入，应该可以防止XSS。

要记住的事情

您应该始终假设包含哈希的链接无效，直到您对其进行每次检查以确保其通过要求为止。 因此，您可以执行各种if语句，但是除非您传递每个语句，否则您的默认下一个操作将留给用户某种形式的错误。 为了明确起见，我应检查密码重置链接是否有效，然后未使用，然后仍在时间范围内， 然后执行重置操作。 如果它不能通过这些要求中的任何一个，则默认操作应该是给用户一个错误，指出它是无效的链接。

给别人的注释

由于我非常有信心，这不是做到这一点的唯一方法，所以我只想宣布，这就是我多年来所做的，这从未使我失败，并且使我的公司经受了多次广泛的考验。 但是，如果有人有更好/更安全的方法，请务必提供一些帮助，因为我很乐于学习更多。 如果您对我提到的特定部分还有其他疑问或需要澄清，请告诉我，我会尽力提供帮助