一、什么是PKCE

PKCE 全称是 Proof Key for Code Exchange（代码交换证明密钥）， 在2015年发布， 它是 OAuth 2.0 核心的一个扩展协议， 所以可以和现有的授权模式结合使用，比如 Authorization Code + PKCE， 这也是最佳实践，PKCE 最初是为移动设备应用和本地应用创建的， 主要是为了减少公共客户端的授权码拦截攻击。

PKCE其实主要是通过在授权的过程中增加了code_challenge和code_verifier两个元素来对整个流程进行验证，防止code被第三方截取的情况。 实际上它的原理是客户端提供一个自创建的证明给授权服务器， 授权服务器通过它来验证客户端，把访问令牌(access_token) 颁发给真实的客户端而不是伪造的。
参考
参考2

1、回顾OAuth2.0授权码模式流程：

https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6749

(A)客户端请求资源所有者授权。 可以直接向资源所有者发出授权请求 (如所示)，或者最好通过授权间接地 服务器作为中介。

(B)客户端收到授权授予，这是a 表示资源所有者授权的凭据， 使用本例中定义的四种授权类型之一表示 说明或使用延期授权类型方法使用的方法决定了授权授予类型
客户机请求授权和支持的类型 授权服务器。

客户端通过认证请求访问令牌 授权服务器，并给出授权授权。

(D)授权服务器对客户端进行认证和验证 授权授予，如果有效，将发出访问令牌。

2、 授权码模式

• 1、客户端携带 client_id, scope, redirect_uri, state 等信息引导用户请求授权服务器的授权端点下发 code。
• 2、授权服务器验证客户端身份，验证通过则询问用户是否同意授权（此时会跳转到用户能够直观看到的授权页面，等待用户点击确认授权）。
• 3、假设用户同意授权，此时授权服务器会将 code 和 state（如果客户端传递了该参数）拼接在 redirect_uri 后 面，以302(重定向)形式下发 code。
• 4、客户端携带 code, redirect_uri, 以及 client_secret 请求授权服务器的令牌端点下发 access_token。
• 5、授权服务器验证客户端身份，同时验证 code，以及 redirect_uri 是否与请求 code 时相同，验证通过后下发 access_token，并选择性下发 refresh_token，支持令牌的刷新。
  参考

3、PKCE的流程

PKCE主要是通过在授权的过程中增加了code_challenge和code_verifier两个元素来对整个流程进行验证，防止code被第三方截取的情况。具体流程如下：

也就是在原来请求的token中添加了code_challenge和code_verifier参数

• code_verifier
  一个Client端生成的随机字符串（由字母，数字，- ，. ， ，~ 组成）。
  调用应用程序（SPA）创建的密钥，该密钥可由授权服务器验证密钥被称为 Code Verifier（代码验证器)
• code_challenge
  调用应用程序为 Code Verifier 创建一个转换值，称为 Code Challenge,HTTPS 发送该值（Code Challenge）去检索 Authorization Code.
  这样就提高了从认证服务器获取 token的安全性。

4、 PKCE的流程说明

• 1、 OAuth2客户端生成 code_verifier，并使用 code_challenge_method 计算 code_challenge，具体的算法稍后会详细讲解。
• 2、OAuth2客户端发起/oauth2/authorize授权请求，携带 code_challenge 和 code_challenge_method 这两个参数。
• 3、OAuth2授权服务器对OAuth2客户端/oauth2/authorize的授权请求进行验证。
• 4、 OAuth2授权服务器检查 code_challenge 和 code_challenge_method 是否存在。
• 5、 如果步骤4存在这两个参数，授权服务器会持久化code_challenge 和 code_challenge_method这两个参数。
• 6、然后OAuth2授权服务器对授权码请求进行响应。
• 7、 OAuth2客户端收到授权码响应开始调用/oauth2/token请求访问令牌，该请求需要额外附加初始请求中生成的code_verifier参数。
• 8、 OAuth2授权服务器收到访问令牌请求，用该请求中携带的code_verifier和步骤5持久化的code_challenge_method进行摘要计算生成一个校验串，该校验串必须和步骤5持久化的code_challenge进行匹配校验。
• 29、如果步骤8中的匹配校验成功，则发放访问令牌access_token，否则该请求被拒绝。

5、PKCE请求演示

5.1 没有PKCE的授权请求：

http://localhost:9000/oauth2/authorize?response_type=code&client_id=felord&scope=message.read message.write&state=46ge_TeI-dHuAnyv67nVmCcAmFgCVSZAqjTi9Om-1aA=&redirect_uri=http://127.0.0.1:8082/test/bar

5.2 有PKCE的授权请求：

http://localhost:9000/oauth2/authorize?response_type=code&client_id=felord&scope=message.read%20message.write&state=NAqBLbmooEhMPGELwleACOHvybODP_hctqV-PuNjuxo%3D&redirect_uri=http://127.0.0.1:8082/test/bar&code_challenge=mQ4xjFrCXg-1P4iURSXcSCmGVc-dloG0b0sdGpICrN0&code_challenge_method=S256

6、Spring Security PKCE的实现

pkce 分支

6.1、 OAuth2 客户端配置

OAuth2客户端要生成code_verifier，并使用 code_challenge_method 计算 code_challenge，并封装到授权请求参数，需要改造OAuth2AuthorizationRequestResolver接口。

   @Bean
    SecurityFilterChain customSecurityFilterChain(HttpSecurity http,  ClientRegistrationRepository clientRegistrationRepository) throws Exception {
    


        OAuth2AccessTokenResponseClient<OAuth2AuthorizationCodeGrantRequest> accessTokenResponseClient = accessTokenResponseClient();
        //TODO OAuth2客户端测要生成code_verifier，并使用 code_challenge_method 计算 code_challenge，并封装到授权请求参数，需要改造OAuth2AuthorizationRequestResolver接口。
        DefaultOAuth2AuthorizationRequestResolver authorizationRequestResolver = new DefaultOAuth2AuthorizationRequestResolver(clientRegistrationRepository, OAuth2AuthorizationRequestRedirectFilter.DEFAULT_AUTHORIZATION_REQUEST_BASE_URI);

        authorizationRequestResolver.setAuthorizationRequestCustomizer(builder -> builder.attributes(attributes -> {
    
            if (!attributes.containsKey(PkceParameterNames.CODE_VERIFIER)) {
    
                String codeVerifier = this.secureKeyGenerator.generateKey();
                attributes.put(PkceParameterNames.CODE_VERIFIER, codeVerifier);

                builder.additionalParameters(additionalParameters -> {
    
                    try {
    
                        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
                        byte[] digest = md.digest(codeVerifier.getBytes(StandardCharsets.US_ASCII));
                        String codeChallenge = Base64.getUrlEncoder().withoutPadding().encodeToString(digest);
                        additionalParameters.put(PkceParameterNames.CODE_CHALLENGE, codeChallenge);
                        additionalParameters.put(PkceParameterNames.CODE_CHALLENGE_METHOD, "S256");
                    } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
    
                        // plain 方式 这种方式几乎作废了
                        additionalParameters.put(PkceParameterNames.CODE_CHALLENGE, codeVerifier);
                    }
                });

            }
        }));
        http.authorizeRequests((requests) -> requests
                        .antMatchers("/test/bar", "/oauth2/jwks")
                        .hasAnyAuthority("ROLE_ANONYMOUS", "SCOPE_userinfo")
                        .anyRequest().authenticated())
             //然后把改造好的OAuth2AuthorizationRequestResolver配置到HttpSecurity： .oauth2Login().authorizationEndpoint().authorizationRequestResolver(authorizationRequestResolver)
                .and()
                // 获取token端点配置 比如根据code 获取 token
                .tokenEndpoint().accessTokenResponseClient(accessTokenResponseClient);


        http.oauth2Client()
                .authorizationCodeGrant().authorizationRequestResolver(authorizationRequestResolver)
                .accessTokenResponseClient(accessTokenResponseClient);
        return http.build();
    }

6.1、 Spring Authorization Server配置

客户端配置要添加 .requireProofKey(true)

    private RegisteredClient createJwtRegisteredClient(final String id) {
    
        return RegisteredClient.withId(id)
// 客户端ID和密码
                .clientId("testid")
// 名称 可不定义
                .clientName("test")
                // jwt 断言必备
                .clientAuthenticationMethod(ClientAuthenticationMethod.PRIVATE_KEY_JWT)
                .clientSettings(ClientSettings.builder()
                        .tokenEndpointAuthenticationSigningAlgorithm(SignatureAlgorithm.RS256)
                       // 开启PKCE
                        .requireProofKey(true)
                        // private key jwt
                        .jwkSetUrl("http://localhost:8082/oauth2/jwks")
                        .build())
                .build();
    }