OIDC で使用する code verifier と code challenge の生成方法

下のようにして、 OIDCで使う code_verifier と code_challenge を生成できます。コードは Gist にもあります。

JavaScript

// This code works on the Web Browser, because it uses Web Crypto API.
const codeVerifierLength = 43;
let codeVerifier = '';
const characters = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-._~';
for (let i = 0; i < codeVerifierLength; i++) {
codeVerifier += characters.charAt(Math.floor(Math.random() * characters.length));
}
async function generateCodeChallenge(codeVerifier) {
let digest = await crypto.subtle.digest(
"SHA-256", new TextEncoder().encode(codeVerifier)
);
return btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(digest))).
replace(/=/g, '').replace(/\+/g, '-').replace(/\//g, '_');
}
const codeChallenge = await generateCodeChallenge(codeVerifier);
console.log(`Code Verifier : ${codeVerifier}`);
console.log(`Code Challenge: ${codeChallenge}`);

// This code works on the Web Browser, because it uses Web Crypto API.

const codeVerifierLength = 43;

let codeVerifier = '';

const characters = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-._~';

for (let i = 0; i < codeVerifierLength; i++) {

codeVerifier += characters.charAt(Math.floor(Math.random() * characters.length));

}

async function generateCodeChallenge(codeVerifier) {

let digest = await crypto.subtle.digest(

"SHA-256", new TextEncoder().encode(codeVerifier)

);

return btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(digest))).

replace(/=/g, '').replace(/\+/g, '-').replace(/\//g, '_');

}

const codeChallenge = await generateCodeChallenge(codeVerifier);

console.log(`Code Verifier : ${codeVerifier}`);

console.log(`Code Challenge: ${codeChallenge}`);

F#

open System
open System.Linq
let codeVerifierLength = 43
let random = Random()
let chars = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789-._~"
let codeVerifier =
Enumerable.Repeat(chars, codeVerifierLength).
Select(fun s -> s.[random.Next(s.Length)]) |>
String.Concat
let codeChallenge =
codeVerifier |>
System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes |>
System.Security.Cryptography.SHA256.Create().ComputeHash |>
System.Convert.ToBase64String |>
fun x -> x.Replace("=", "").Replace("+", "-").Replace("/", "_")
printfn "Code Verifier : %s" codeVerifier
printfn "Code Challenge: %s" codeChallenge

open System

open System.Linq

let codeVerifierLength = 43

let random = Random()

let chars = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789-._~"

let codeVerifier =

Enumerable.Repeat(chars, codeVerifierLength).

Select(fun s -> s.[random.Next(s.Length)]) |>

String.Concat

let codeChallenge =

codeVerifier |>

System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes |>

System.Security.Cryptography.SHA256.Create().ComputeHash |>

System.Convert.ToBase64String |>

fun x -> x.Replace("=", "").Replace("+", "-").Replace("/", "_")

printfn "Code Verifier : %s" codeVerifier

printfn "Code Challenge: %s" codeChallenge

Python

import base64
import hashlib
import random
import string
code_verifier_length = 43
code_verifier        = ''.join(random.choice(string.ascii_letters + string.digits + '-._~')\
for i in range(code_verifier_length))
code_challenge = base64.urlsafe_b64encode(hashlib.sha256(code_verifier.encode()).digest()).\
decode().replace("=", "").replace("+", "-").replace("/", "_")
print("Code Verifier :", code_verifier)
print("Code Challenge:", code_challenge)

import base64

import hashlib

import random

import string

code_verifier_length = 43

code_verifier = ''.join(random.choice(string.ascii_letters + string.digits + '-._~')\

for i in range(code_verifier_length))

code_challenge = base64.urlsafe_b64encode(hashlib.sha256(code_verifier.encode()).digest()).\

decode().replace("=", "").replace("+", "-").replace("/", "_")

print("Code Verifier :", code_verifier)

print("Code Challenge:", code_challenge)

Ruby

require 'digest'
require 'base64'
code_verifier_length = 43
o = ([('a'..'z'), ('A'..'Z'), ('0'..'9')].map(&:to_a) + %w[- _ . ~]).flatten
code_verifier = (0...code_verifier_length).map { o[rand(o.length)] }.join
code_challenge = Base64.urlsafe_encode64(Digest::SHA256.digest(code_verifier)).
delete('=').gsub('+', '-').gsub('/', '_')
puts "Code Verifier : #{code_verifier}"
puts "Code Challenge: #{code_challenge}"

require 'digest'

require 'base64'

code_verifier_length = 43

o = ([('a'..'z'), ('A'..'Z'), ('0'..'9')].map(&:to_a) + %w[- _ . ~]).flatten

code_verifier = (0...code_verifier_length).map { o[rand(o.length)] }.join

code_challenge = Base64.urlsafe_encode64(Digest::SHA256.digest(code_verifier)).

delete('=').gsub('+', '-').gsub('/', '_')

puts "Code Verifier : #{code_verifier}"

puts "Code Challenge: #{code_challenge}"

Shell Script

CODE_VERIFIER_LENGTH=43
CODE_VERIFIER=`cat /dev/urandom | LC_CTYPE=C tr -dc 'a-zA-Z0-9\-._~' | fold -w $CODE_VERIFIER_LENGTH | head -n 1`
CODE_CHALLENGE=`echo -n $CODE_VERIFIER | openssl dgst -sha256 -binary | openssl base64 -A | tr -d '=' | tr '/+' '_-'`
echo "Code Verifier :" $CODE_VERIFIER
echo "Code Challenge:" $CODE_CHALLENGE

CODE_VERIFIER_LENGTH=43

CODE_VERIFIER=`cat /dev/urandom | LC_CTYPE=C tr -dc 'a-zA-Z0-9\-._~' | fold -w $CODE_VERIFIER_LENGTH | head -n 1`

CODE_CHALLENGE=`echo -n $CODE_VERIFIER | openssl dgst -sha256 -binary | openssl base64 -A | tr -d '=' | tr '/+' '_-'`

echo "Code Verifier :" $CODE_VERIFIER

echo "Code Challenge:" $CODE_CHALLENGE

PKCE、Proof Key for Code Exchange

コード検証器とコードチャレンジは、PKCEメカニズムで使用される要素です。PKCEは、OAuth 2.0とOpenID Connect（OIDC）認証フローのセキュリティ強化手段です。これは、主に認可コードの傍受攻撃から保護するために使用されます。

それがどのように機能するかを以下に示します。

認可コードフロー

標準のOAuth 2.0認可コードフローでは、クライアントアプリケーションは認可サーバーから認可コードをリクエストします。
認可コードは、その後、アクセストークンと交換されます。
ただし、このフローは、特にモバイルアプリケーションやシングルページアプリケーションでは、傍受攻撃に対して脆弱です。

PKCEの救世主

PKCEは、認可コードをアクセストークンと交換する前に追加のステップを導入します。
クライアントはランダムなコード検証器を生成し、そのハッシュ値（コードチャレンジ）を計算します。
コード検証器は、初期の認可リクエスト中に認可サーバーに送信されます。
サーバーは認可コードに関連付けられたコードチャレンジを保存します。
クライアントが認可コードをアクセストークンと交換するとき、元のコード検証器も送信する必要があります。
サーバーは、コード検証器が保存されたコードチャレンジと一致するかどうかを検証します。

なぜPKCEが重要なのか？

PKCEは、認可コードを傍受してアクセストークンを取得する攻撃者を防ぎます。
攻撃者が認可コードを取得したとしても、対応するコード検証器を持っていません。
これにより、トークンの盗難を行うことがより難しくなります。

使用法

PKCEは、認可コードフローを使用するすべてのパブリッククライアント（例：モバイルアプリ、シングルページアプリ）に推奨されています。
機密クライアント（例：サーバーサイドアプリケーション）も追加のセキュリティとしてPKCEを使用できます。

PKCEは、あなたのアプリと認可サーバーとの間の秘密の握手のようなもので、意図した受信者のみが認可プロセスを完了できるようにします。

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