Proof Key for Code Exchange (PKCE)

Was ist Proof Key for Code Exchange (PKCE)?

Proof Key for Code Exchange (PKCE) dient als Sicherheitserweiterung für Autorisierungscode-Ablauf (Authorization code flow) in OAuth 2.0 . Es ist darauf ausgelegt, Autorisierungscodes vor Abfangen und Missbrauch zu schützen, insbesondere bei öffentlichen Clients, bei denen das Client-Geheimnis nicht sicher ist.

Ab OAuth 2.1 wird PKCE für alle Arten von Clients erzwungen, einschließlich Öffentliche Clients und vertraulichen (privaten) Clients .

Wie funktioniert PKCE?

PKCE führt einige zusätzliche Schritte in den Autorisierungscode-Flow ein, um sicherzustellen, dass der Client , der den Autorisierungscode austauscht, derselbe Client ist, der den Flow initiiert hat.

[!Note] PKCE ist auch anwendbar auf OpenID Connect (OIDC) Flows, die auf dem Autorisierungscode-Flow basieren. Zur Vereinfachung konzentrieren wir uns auf die Implementierung von OAuth 2.0.

Lassen Sie uns schnell den Standardfluss für Autorisierungscodes überprüfen, bevor wir in PKCE eintauchen:

Nun sehen wir uns an, wie PKCE den Autorisierungscode-Flow verbessert.

1. Vorbereitung der Autorisierungsanforderung

1.1. Client generiert einen Codeüberprüfer

Bevor der Autorisierungsanfrage (Authorization request) initiiert wird, sollte der Client eine zufällige Zeichenfolge namens Codeüberprüfer generieren. Die Zeichenfolge sollte eine kryptografisch zufällige, URL-sichere Zeichenfolge mit hoher Entropie und einer Mindestlänge von 43 Zeichen und einer Höchstlänge von 128 Zeichen sein.

Hier ist ein Beispiel zum Generieren eines Codeüberprüfers in JavaScript:

// `js-base64` ist eine universelle Bibliothek, die sowohl in Node.js als auch in Browsern verwendet werden kann
import { fromUint8Array } from 'js-base64';

// Das zweite Argument `true` zeigt an, dass die Ausgabe URL-sicher sein sollte
const codeVerifier = fromUint8Array(crypto.getRandomValues(new Uint8Array(64)), true);

1.2. Client erstellt eine Codeherausforderung

Der Client sollte den Codeüberprüfer mit einer kryptografischen Hash-Funktion wie SHA-256 hashen und den Hash in einer URL-sicheren Base64-Zeichenfolge codieren. Die resultierende Zeichenfolge wird als Codeherausforderung bezeichnet.

Hier ist ein Beispiel zum Erstellen einer Codeherausforderung in JavaScript:

// `js-base64` ist eine universelle Bibliothek, die sowohl in Node.js als auch in Browsern verwendet werden kann
import { fromUint8Array } from 'js-base64';

const encodedCodeVerifier = new TextEncoder().encode(codeVerifier);
const codeChallenge = new Uint8Array(await crypto.subtle.digest('SHA-256', encodedCodeVerifier));

// Das zweite Argument `true` zeigt an, dass die Ausgabe URL-sicher sein sollte
return fromUint8Array(codeChallenge, true);

1.3. Client fügt die Codeherausforderung in die Autorisierungsanforderung ein

Wenn der Client die Autorisierungsanforderung initiiert, schließt er die Parameter code_challenge und code_challenge_method in die Anfrage ein. Der Parameter code_challenge enthält die Codeherausforderung, die im vorherigen Schritt generiert wurde, und der Parameter code_challenge_method gibt den Hash-Algorithmus an, der zur Erstellung der Codeherausforderung verwendet wurde (z. B. S256 für SHA-256).

Die unterstützten code_challenge_method-Werte sind plain und S256, wobei plain angibt, dass die Codeherausforderung unverändert ohne Hashing gesendet wird. Normalerweise wird S256 für bessere Sicherheit empfohlen.

Hier ist ein nicht normatives Beispiel für eine Autorisierungsanforderung mit PKCE:

GET /authorize?response_type=code
  &client_id=YOUR_CLIENT_ID
  &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient.example.com%2Fcallback
  &scope=openid%20profile
  &code_challenge=YOUR_CODE_CHALLENGE
  &code_challenge_method=S256
  &state=abc123
  &nonce=123456 HTTP/1.1

2. Den Autorisierungscode gegen Tokens eintauschen

Der Client sollte den Codeüberprüfer für die spätere Verwendung speichern und mit dem Autorisierungsfluss wie gewohnt fortfahren. Sobald der Client den Autorisierungscode erhält, sollte er die Tokenanforderung (Token request) mit dem Codeüberprüfer an den Autorisierungsserver senden.

Hier ist ein nicht normatives Beispiel für eine Token-Anfrage mit PKCE:

POST /token HTTP/1.1
Host: your-authorization-server.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

grant_type=authorization_code
  &code=YOUR_AUTHORIZATION_CODE
  &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient.example.com%2Fcallback
  &client_id=YOUR_CLIENT_ID
  &code_verifier=YOUR_CODE_VERIFIER

Der Autorisierungsserver überprüft die Codeherausforderung mit dem Codeüberprüfer, um sicherzustellen, dass der Client dieselbe Entität ist, die den Flow initiiert hat. Wenn die Überprüfung fehlschlägt, lehnt der Autorisierungsserver die Token-Anfrage ab.

Wie PKCE die Sicherheit verbessert

Der primäre Sicherheitsvorteil von PKCE besteht darin, dass es Angriffe durch Abfangen von Autorisierungscodes verhindert, die bei öffentlichen Clients auftreten können. Beispielsweise, wenn ein Angreifer den Autorisierungscode abfängt, können sie diesen nicht gegen Tokens austauschen, ohne den Codeüberprüfer zu kennen. PKCE stellt sicher, dass nur der Client, der den Flow initiiert hat, den Token-Austausch abschließen kann.

Siehe auch

• OAuth 2.1
• Autorisierungscode-Ablauf (Authorization code flow)