透過WCF實現Challenge & Response架構之 身分驗證 (I)
身分驗證是軟體開發，特別是網站實務中不可或缺的技術，牽涉的層面包含帳號驗證機制、密碼加解密技術等。以過去在C# .NET上的開發經驗，一般經常會使用Windows驗證或表單驗證，來實現帳號驗證機制。
近年經由技術演變，軟體開發平台也愈趨多元，尤其在手持裝置上開發技術的蓬勃發展，各式各樣的應用程式出現在手持裝置上，因此帳號驗證技術的需求也愈來越不可輕忽，因此面對不同開發平台的用戶端(如iOS, Android, Windows Phone)，希望這些用戶端的帳號資訊能整合在一個資料庫中，勢必在管理上能夠省去不少麻煩。
但我們更需要關切的議題是，如何確保傳輸過程的安全性？
過去，我們做了一個表單驗證，使用者填入帳號、密碼，按下登入按鈕後，便將使用者的帳號密碼資訊送到Server端，由Server拿帳號密碼去比對，在這當中，未經過處理的資料在封包傳輸過程完全透明化，只要有心人刻意攔截封包，帳號密碼資訊即可一覽無遺，縱使我們後來會以加密技術對密碼進行加密，但除非是使用了不可逆之加密演算法(如MD5)，不然被破解也只是時間上的問題而已。
回歸正題，為了避免發上以上問題，我們想出八字訣：「不傳密碼，以絕後患。」乍聽之下也許有點玄。不傳密碼到Server端如何比對密碼？原來有個辦法也許可以實現這個不可能的任務。
答案就是Challenge – Response機制。如同字面意思，挑戰與回應，意即是Client端收到Server的「挑戰」，並且做出正確「回應」，以證明該使用者身分無誤，然後才能做登入後的動作。
Challenge
那Server端該拿什麼來挑戰？什麼樣的挑戰才能讓Client端證明是該使用者？
前面我們提到了，不會在網路上傳遞密碼資訊。但不代表密碼不會用到，畢竟使用者的個人密碼還是我們用來做使用者身分認證的唯一依據。不過在使用密碼的過程中，會動一點手腳－結合加解密技術(註1)。
於是開始進行身分驗證的第一步，首先Client告訴Server端目前請求登入的身分為何，Server端在此將提供了一個WCF服務，Client端在呼叫時帶入該使用者帳號及其他次要參數(如裝置id)(註2)，Server端收到登入請求時，便會到資料庫取得該使用者帳號所對應之密碼，並將密碼以一組字串進行加密，加密後會產生一組新的字串，這組字串也就是Server端對Client端的挑戰，或一般稱之為”挑戰字串(Challenge String)”，此部分提供之WCF方法示意如下：
public string GetChallengeStr(使用者帳號, 裝置id)
Response
Client端得到了該Challenge字串，等同收下了挑戰，於是下一步要做的就是，將這組雜亂無章毫無意義的字串進行解密，若能解的出來，表示挑戰成功，使用者可順利登入。
到這個地方，想必多少已經知道，該拿什麼來解密了，就是要求使用者登入時，所輸入之密碼。只要拿這組密碼去對Challenge字串做解密，便能得知使用者輸入的密碼正不正確。同時驗證完後也就不再需要密碼，直到下次登入。
到目前為止，我們已經成功的驗證使用者密碼正確性，其中完全不需要傳遞密碼。不過事情可還沒結束，因為通過驗證的地點是在Client端，此時Server端尚且完全不知情！換句話說目前我們只是在Client端自High而已，除非Server與Client的唯一話題只有帳號驗證…。
Token
為了將這個登入的消息告訴Server，我們準備將解密Challenge String所還原得到的一組字串傳給Server作為證明。同時還得加入一個參數，作為本次登入之識別字串(在此稱作Token)。
這個Token，將在後續的動作中扮演重要的角色。因為自從登入之後，便不再傳遞任何驗證相關資訊，於是我們唯一能依靠的，就是這組Token字串。於是我們開始進行這項任務，此部分提供之WCF方法示意如下：
public string SetToken(使用者帳號, 裝置id, 解密後的Challenge String, Token)
這樣也許就完成了，但疑神疑鬼的我們，還是擔心就這樣讓Token赤裸裸的傳到Server端，中間會出個甚麼差錯，於是再度拿出傢伙，再來對Token以及解密後的Challenge String進行加密(作為回應字串)，而加密用的KEY，就使用Server與Client共同訂好的字串來加密。如此到了Server端也能順利地解開並分析內容。因此調整後之WCF方法示意如下：
public string SetToken(使用者帳號, 裝置id, 加密後回應字串, 加密後Token)
Will be continue…
如此看起來，整個登入流程算是串連起來了，Client與Server後續只要拿Token做身分比對即可。 在下一篇文章中，會開始針對Challenge & Response進行實作，並實現在不同平台上也能完成此一架構。
註1：本篇所使用的加解密技術為AES加解密，簡單的說就是使用一組KEY字串與自訂定義好之IV(向量偏移量)，針對資料進行加密或解密之方式。如加密後得到之亂數字串，使用相同之KEY與IV進行解密，即可得到原始資料。
註2：裝置id實現多個裝置登入之設計，即單一帳號可以有不同的Login Session。如規定單一帳號同時只能在一個裝置上做登入，則可省略此參數。