userVerification 深度解析

本文档介绍了 WebAuthn 中的 userVerification 是什么,以及在创建通行密钥或进行身份验证期间指定 userVerification 时会导致的浏览器行为。

通行密钥基于公钥加密技术构建而成。创建通行密钥时,系统会生成公钥/私钥对,私钥由通行密钥提供程序存储,公钥会返回给依赖方 (RP) 服务器进行存储。服务器可以使用配对的公钥验证由同一通行密钥签名的签名,从而对用户进行身份验证。公钥凭据上的“用户在场”(UP) 标志可证明在身份验证期间有人与设备互动过。

用户验证是一项可选的安全层,旨在断言在身份验证期间是正确的用户在场(而非用户在场断言中所说的某个用户)。在智能手机上,通常使用屏幕锁定机制(无论是生物识别、PIN 码还是密码)来实现此目的。在通行密钥注册和身份验证期间,身份验证器数据中返回的“UV”标志会报告是否已执行用户验证

macOS 上 iCloud 钥匙串的用户验证对话框的屏幕截图。该对话框会提示用户使用 Touch ID 登录,并显示请求身份验证的来源以及用户名。对话框的右上角有一个标签为“取消”的按钮。
在 macOS 上显示的 iCloud 钥匙串用户验证对话框。
Android 版 Chrome 中的用户验证对话框的屏幕截图。该对话框会提示用户使用人脸识别或指纹检测来验证自己的身份,并显示请求进行身份验证的来源。左下角提供了一个使用 PIN 码进行验证的选项。
Android Chrome 上的用户验证对话框。

如何在服务器上验证 UP 和 UV

系统会在身份验证器数据字段中向服务器发送用户在线 (UP) 和用户已验证 (UV) 布尔标志。在身份验证期间,可以使用存储的公钥验证签名,从而验证身份验证器数据字段的内容。只要签名有效,服务器就可以将标志视为真实。

身份验证数据结构示意图。从左到右,数据结构的每个部分分别读取“RP ID HASH”(32 字节)、“FLAGS”(1 字节)、“COUNTER”(4 字节,大端 uint32)、“ATTESTE CRED。DATA”(如果有,则为可变长度)和“EXTENSIONS”(如果有,则为可变长度 [CBOR])。“FLAGS”部分会展开,显示可能的标志列表,标签从左到右依次为“ED”“AT”“0”“BS”“BE”“UV”“0”和“UP”。
公钥凭据中的身份验证器数据字段。

在通行密钥注册和身份验证期间,服务器应检查 UP 标志是否为 true,以及 UV 标志是否为 truefalse(具体取决于要求)。

指定 userVerification 参数

根据 WebAuthn 规范,在创建凭据和断言时,RP 都可以使用 userVerification 参数请求用户验证。它接受 'preferred''required''discouraged',分别表示:

  • 'preferred'(默认):首选在设备上使用用户验证方法,但如果无法使用,则可以跳过。如果执行了用户验证,响应凭据中的 UV 标志值为 true;如果未执行 UV,则为 false
  • 'required':必须调用设备上可用的用户验证方法。如果没有可用的实例,请求将在本地失败。这意味着,响应凭据始终返回,且 UV 标志设置为 true
  • 'discouraged':不建议使用用户验证方法。不过,无论如何,系统都可能会执行用户验证,并且 UV 标志可以包含 truefalse

用于创建通行密钥的示例代码:

const publicKeyCredentialCreationOptions = {
 
// ...
  authenticatorSelection
: {
    authenticatorAttachment
: 'platform',
    residentKey
: 'required',
    requireResidentKey
: true,
    userVerification
: 'preferred'
 
}
};

const credential = await navigator.credentials.create({
  publicKey
: publicKeyCredentialCreationOptions
});

通行密钥身份验证的示例代码:

const publicKeyCredentialRequestOptions = {
  challenge
: /* Omitted challenge data... */,
  rpId
: 'example.com',
  userVerification
: 'preferred'
};

const credential = await navigator.credentials.get({
  publicKey
: publicKeyCredentialRequestOptions
});

您应为 userVerification 选择哪个选项?

您应使用的 userVerification 值取决于您的应用要求以及用户体验需求。

何时使用 userVerification='preferred'

如果您更注重用户体验而非保护,请使用 userVerification='preferred'

在某些环境中,用户验证会给用户带来更多不便,而不是保护用户。例如,在 Touch ID 不可用(因为设备不支持、已停用或设备处于合盖模式)的 macOS 上,系统会要求用户改为输入系统密码。这会造成不便,用户可能会完全放弃身份验证。如果消除摩擦对您来说更重要,请使用 userVerification='preferred'

一张屏幕截图,显示了 macOS 上在 Touch ID 不可用时显示的通行密钥对话框。该对话框包含请求身份验证的来源和用户名等信息。对话框的右上角有一个标签为“取消”的按钮。
当触控 ID 不可用时,macOS 上显示的通行密钥对话框。

对于 userVerification='preferred',如果成功执行用户验证,UV 标志为 true;如果跳过用户验证,则为 false。例如,在无法使用 Touch ID 的 macOS 上,系统会要求用户点击一个按钮以跳过用户验证,并且公钥凭据包含 false UV 标志。

然后,UV 标志可作为风险分析中的信号。如果登录尝试因其他因素而似乎存在风险,您可能需要在用户未执行用户验证的情况下,向用户提出额外的登录质询。

何时使用 userVerification='required'

如果您认为 UP 和 UV 都绝对必要,请使用 userVerification='required'

此选项的缺点是,用户在登录时可能会遇到更多麻烦。例如,在无法使用 Touch ID 的 macOS 上,系统会要求用户输入系统密码。

借助 userVerification='required',您可以确保在设备上执行用户验证。确保服务器验证 UV 标志是否为 true

总结

通过利用用户验证,使用通行密钥的信赖方可以评估设备所有者登录的可能性。开发者可以选择是要求用户进行验证,还是将其设为可选,具体取决于后备登录机制对用户体验流程的影响程度。确保服务器检查 UP 标志和 UV 标志以进行通行密钥用户身份验证。