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DAY 14

Security

Go！帶你探索 FIDO2 資安技術全端應用系列第 14 篇

【Go！帶你探索 FIDO2 資安技術全端應用】Day 14 - 實作 WebAuthn Registration

16th鐵人賽

leoho0722

團隊NUTC-IMAC-MASTER-24

2024-09-15 00:57:28

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昨天設計好 Repository 後，今天就要來實作 WebAuthn Registration 了

要實作 WebAuthn Registration 有幾個部分要進行

建立 WebAuthn 物件
實作在 go-webauthn Library 中定義的 User method
在 Controller 中進行對應 Registration 流程處理

下面就來一一帶大家實作

建立 WebAuthn 物件

我們新增一個資料夾叫做 webauthn，並在資料夾中新增一個檔案叫做 webauthn.go，package 為 webauthn

在檔案中新增一個 Function 叫做 NewRPServer，用來初始化 WebAuthn RP Server

可以從下面的 sample code 看到，我們需要透過一個 WebAuthn Config 來建立出 WebAuthn 物件

在 WebAuthn Config 物件中，有一個比較重要的欄位，叫做 RPOrigins，這個欄位指的是，RP Server 可以驗證的來源，像是 iOS 跟 Android 的 origin 就會不一樣。

iOS 的會是 RP Server 的 origin
而 Android 的如果是使用 Google Play services 的 Fido2ApiClient，則會是 android:apk-key-hash: 開頭的。
不確定如果是使用 Android Developers Documentation 中的 CredentialManager API 會不會也是 android:apk-key-hash: 開頭，如果有大神知道的話，歡迎在底下留言補充！

所以說，如果要同時讓 RP Server 可以支援來自 iOS 與 Android 的 WebAuthn 請求的話，就需要在 RPOrigins 這個欄位將兩個平台的 origin 進行新增

package webauthn

import (
	"fmt"

	"github.com/go-webauthn/webauthn/webauthn"
)

var WebAuthn *webauthn.WebAuthn

func NewRPServer() {
	c := &webauthn.Config{
		RPID:          "0a9c-2001-b011-2015-1886-24ec-4ea0-b6e4-1aea.ngrok-free.app",
		RPDisplayName: "it16th-webauthn-rp-server",
		RPOrigins:     []string{"https://0a9c-2001-b011-2015-1886-24ec-4ea0-b6e4-1aea.ngrok-free.app"},
	}

	webAuthn, err := webauthn.New(c)
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}

	WebAuthn = webAuthn
}

在 webauthn.go 檔案中新增好上面的程式碼後，接著在 main.go 中進行呼叫

package main

import (
	"leoho.io/it16th-webauthn-rp-server/database"
	"leoho.io/it16th-webauthn-rp-server/route"
	"leoho.io/it16th-webauthn-rp-server/webauthn"
)

func main() {
	database.Connect()
	webauthn.NewRPServer()
	route.NewRoute()
}

實作在 `go-webauthn` Library 中定義的 User method

建立好 WebAuthn 物件後，接著就來實作在 go-webauthn Library 中定義的相關 User method

我們要進行實作的一共有四個 method

func WebAuthnID() []byte
func WebAuthnName() string
func WebAuthnDisplayName() string
func WebAuthnCredentials() []Credential

下面就來進行一一實作

首先，先開啟 database 資料夾中的 model.go

WebAuthnID

第一個要實作的是 WebAuthnID method
我們在資料表中有定義 ID 欄位，所以就直接轉成 []byte 後回傳即可

func (u *User) WebAuthnID() []byte {
	return []byte(u.ID)
}

WebAuthnName

第二個要實作的是 WebAuthnName method
我們在資料表中有定義 Name 欄位，一樣直接回傳即可

func (u *User) WebAuthnName() string {
	return u.Name
}

WebAuthnDisplayName

第三個要實作的是 WebAuthnDisplayName method
我們在資料表中有定義 DisplayName 欄位，也是一樣直接回傳即可

func (u *User) WebAuthnDisplayName() string {
	return u.DisplayName
}

WebAuthnCredentials

最後一個要實作的是 WebAuthnCredentials method

這個 method 相較於其他需實作的 method 而言，算是比較複雜的，因為要將資料庫中所有使用者的 Credential 取出並回傳，用在產生註冊資訊時，要排除掉的 Credentials，避免重複註冊

我們先取得資料庫中的所有使用者，並進行遍歷
接著，判斷使用者的 Credential 是否以 ` 開頭，或是為 `{}`，這是因為在後面將 Credential 儲存進資料庫時，會用此格式轉成字串進行儲存

再透過 Go 內建函式庫中的 strconv.Unquote 將 ` 去除後，進行一連串的 json marshal / unmarshal 編解碼轉換，就可以得到所有使用者的 Credential 了

func (u *User) WebAuthnCredentials() []webauthn.Credential {
	credentials := []webauthn.Credential{}

	allUser, err := GetUsers()
	if err != nil {
		fmt.Println(err.Error())
		return credentials
	}

	for _, user := range allUser {
		if !strings.HasPrefix(user.Credential, "`") || user.Credential == "`{}`" {
			continue
		}

		s, err := strconv.Unquote(string(user.Credential))
		if err != nil {
			fmt.Println(err.Error())
			return credentials
		}
		var credsMap map[string]interface{}
		err = json.Unmarshal([]byte(s), &credsMap)
		if err != nil {
			fmt.Println(err.Error())
			return credentials
		}
		credsJson, err := json.Marshal(credsMap)
		if err != nil {
			fmt.Println(err.Error())
			return credentials
		}
		var cred webauthn.Credential
		err = json.Unmarshal(credsJson, &cred)
		if err != nil {
			fmt.Println(err.Error())
			return credentials
		}
		credentials = append(credentials, cred)
	}

	return credentials
}

CredentialExcludeList

還有一個不是在 go-webauthn 中定義的 User method，但後續進行註冊時，會呼叫到的 User method
也就是 CredentialExcludeList method，主要用來取得要被排除掉不能再進行註冊的 Credential

透過呼叫上面實作的 WebAuthnCredentials method 將 []webauthn.Credential 來轉換成 []protocol.CredentialDescriptor 物件

func (u *User) CredentialExcludeList() []protocol.CredentialDescriptor {
	var credentialExcludeList []protocol.CredentialDescriptor
	for _, credential := range u.WebAuthnCredentials() {
		descriptor := credential.Descriptor()
		credentialExcludeList = append(credentialExcludeList, descriptor)
	}
	return credentialExcludeList
}

在 Controller 中進行對應 Registration 流程處理

再來要在 Controller 中進行流程處理，所以開啟 controller 資料夾中的 attestation.go 檔案

產生註冊資訊 (WebAuthn 第一支 API)

首先我們先將 http request 解碼成定義好的 api.CredentialCreationOptionsRequest 物件

接著先建立出 database.User 物件，再將 excludeCredential 設為 user.CredentialExcludeList()，再將其作為 WebAuthn Registration Options

接著呼叫 go-webauthn 提供的 BeginRegistration 開始產生註冊資訊

產生註冊資訊後，接著將 user.Challenge 更新為產生出來的 challenge，並先將 user.Credential 設為 `{}`，後續在驗證註冊資訊時，再進行更新為 Authenticator 提供的 Credential

可以看到這邊有一個 sessionData，這個是當次進行 WebAuthn Registration 產生的 session，在驗證註冊資訊時，會需要用來跟 Authenticator 回傳的資訊進行驗證

最後將產生出來的註冊資訊進行回傳

var attestationSessionData *goWebAuthn.SessionData

func StartAttestationHandler(ctx *gin.Context) {
	fmt.Println("call /attestation/options")

	var request *api.CredentialCreationOptionsRequest
	if err := ctx.ShouldBindJSON(&request); err != nil {
		ctx.JSON(
			http.StatusBadRequest,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "failed to parse request body, error: " + err.Error(),
			},
		)
		return
	}

	user := &database.User{
		ID:          uuid.New().String(),
		Name:        request.Username,
		DisplayName: request.DisplayName,
	}
	excludeCredentialsOption := goWebAuthn.WithExclusions(user.CredentialExcludeList())
	options, sessionData, err := webauthn.WebAuthn.BeginRegistration(user, excludeCredentialsOption)
	if err != nil {
		fmt.Println("begin registration failed, error: ", err.Error())
		ctx.JSON(
			http.StatusInternalServerError,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "failed to create credential creation options, error: " + err.Error(),
			},
		)
		return
	}
	fmt.Println("begin registration success")

	user.Challenge = options.Response.Challenge.String()
	user.Credential = "`" + "{}" + "`"

	if err := database.CreateUser(user); err != nil {
		ctx.JSON(
			http.StatusInternalServerError,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "failed to create user, error: " + err.Error(),
			},
		)
		return
	}
	fmt.Println("create user success")

	attestationSessionData = sessionData

	ctx.JSON(
		http.StatusOK,
		api.CredentialCreationOptionsResponse{
			CommonResponse: api.CommonResponse{
				Status:       "success",
				ErrorMessage: "",
			},
			PublicKeyCredentialCreationOptions: options.Response,
		},
	)
}

驗證註冊資訊 (WebAuthn 第二支 API)

經過 Authenticator 進行驗證後，接著就要來驗證 Authenticator 回傳的資訊

這邊一樣先將 http request 解碼成定義好的 api.AuthenticatorAttestationResponseRequest 物件

接著先將 Authenticator 回傳的 ClientDataJSON 進行 base64 URL no padding 解碼，這邊是透過 Go 內建的 encoding/base64 函式庫進行解碼

接下來再將解碼出來的內容，透過 json.Unmarshal 轉換成 map，大概會長得像下面這樣

{"challenge":"NxyZopwVKbFl7EnnMae_5Fnir7QJ7QWp1UFUKjFHlfk","origin":"https://0a9c-2001-b011-2015-1886-24ec-4ea0-b6e4-1aea.ngrok-free.app","type":"webauthn.create"}

可以看到 challenge 也在其中，那麼我們就可以透過 challenge 在資料庫中找到對應的使用者 (foundUser)

接著使用 request body 來建立 protocol.CredentialCreationResponse 物件，並進行解析，得到解析後的 protocol.ParsedCredentialCreationData (pcc)

再來使用 foundUser、sessionData、pcc 建立 WebAuthn Credential

Credential 建立好之後，透過 json marshal 編碼成 []byte 並轉成 string 型別，再以 `<Credential>` 的形式更新原先資料庫中的預設值

func FinishAttestationHandler(ctx *gin.Context) {
	fmt.Println("call /attestation/result")

	var request *api.AuthenticatorAttestationResponseRequest
	if err := ctx.ShouldBindJSON(&request); err != nil {
		ctx.JSON(
			http.StatusBadRequest,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "failed to parse request body, error: " + err.Error(),
			},
		)
		return
	}

	authenticatorClientDataJSON, err := base64.RawURLEncoding.DecodeString(request.Response.ClientDataJSON)
	if err != nil {
		ctx.JSON(
			http.StatusBadRequest,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "failed to decode clientDataJSON, error: " + err.Error(),
			},
		)
		return
	}
	var clientDataJSON map[string]interface{}
	if err := json.Unmarshal(authenticatorClientDataJSON, &clientDataJSON); err != nil {
		ctx.JSON(
			http.StatusBadRequest,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "failed to unmarshal clientDataJSON, error: " + err.Error(),
			},
		)
		return
	}
	fmt.Println("Decode clientDataJSON success")
	if challenge, ok := clientDataJSON["challenge"].(string); !ok || challenge != attestationSessionData.Challenge {
		ctx.JSON(
			http.StatusBadRequest,
			api.CommonResponse{
				Status:       "failed",
				ErrorMessage: "challenge mismatch",
			},
		)
		return
	} else {
		foundUser, err := database.GetUserByChallenge(challenge)
		if err != nil {
			ctx.JSON(
				http.StatusInternalServerError,
				api.CommonResponse{
					Status:       "failed",
					ErrorMessage: "failed to get user by challenge, error: " + err.Error(),
				},
			)
			return
		}
		fmt.Println("Get user by challenge success")

		ccr := protocol.CredentialCreationResponse{
			PublicKeyCredential: protocol.PublicKeyCredential{
				Credential: protocol.Credential{
					ID:   request.Id,
					Type: request.Type,
				},
				RawID:                  []byte(request.Id),
				ClientExtensionResults: request.GetClientExtensionResults,
			},
			AttestationResponse: protocol.AuthenticatorAttestationResponse{
				AttestationObject: protocol.URLEncodedBase64(request.Response.AttestationObject),
				AuthenticatorResponse: protocol.AuthenticatorResponse{
					ClientDataJSON: authenticatorClientDataJSON,
				},
			},
		}

		pcc, err := ccr.Parse()
		if err != nil {
			ctx.JSON(
				http.StatusBadRequest,
				api.CommonResponse{
					Status:       "failed",
					ErrorMessage: "failed to parse credential creation response, error: " + err.Error(),
				},
			)
			return
		}
		fmt.Println("Parse credential creation response success")

		credential, err := webauthn.WebAuthn.CreateCredential(foundUser, *attestationSessionData, pcc)
		if err != nil {
			ctx.JSON(
				http.StatusInternalServerError,
				api.CommonResponse{
					Status:       "failed",
					ErrorMessage: "failed to create credential, error: " + err.Error(),
				},
			)
			return
		}
		fmt.Println("Create credential success")

		credentialJSON, err := json.Marshal(credential)
		if err != nil {
			ctx.JSON(
				http.StatusInternalServerError,
				api.CommonResponse{
					Status:       "failed",
					ErrorMessage: "failed to marshal credential, error: " + err.Error(),
				},
			)
			return
		}
		fmt.Println("Marshal credential success")

		if err = database.UpdateUser(
			foundUser, database.User{
				Credential: "`" + string(credentialJSON) + "`",
			},
		); err != nil {
			ctx.JSON(
				http.StatusInternalServerError,
				api.CommonResponse{
					Status:       "failed",
					ErrorMessage: "failed to update user, error: " + err.Error(),
				},
			)
			return
		}
		fmt.Println("Update user credential success")

		ctx.JSON(
			http.StatusOK,
			api.CommonResponse{
				Status:       "success",
				ErrorMessage: "",
			},
		)
	}
}

今天實作了 WebAuthn Registration 流程，明天再接著繼續實作 WebAuthn Authentication 流程～