深入理解 `wp_validate_auth_cookie()` 函数的源码,它是如何验证用户认证 `Cookie` 的有效性的?

咳咳,各位观众老爷晚上好!今天咱们聊聊 WordPress 认证机制里一个至关重要的函数:wp_validate_auth_cookie()。这玩意儿就像 WordPress 的安全卫士,专门负责检查你浏览器里那个代表你身份的 Cookie 是不是合法、有效。如果它说“不行!”,那你可能就要被踢出登录状态了。

咱们今天就来扒一扒它的源码,看看它到底是怎么工作的,让大家以后也能对 WordPress 的安全机制有个更深入的了解。

1. Cookie 的秘密:WordPress 的身份令牌

首先,我们要明白,用户登录 WordPress 后,并不会一直拿着用户名和密码在那边验证。这样太累了,服务器也受不了。WordPress 会发给你一个 Cookie,里面存着一些加密过的信息,代表你的身份。以后你访问网站,浏览器会自动把这个 Cookie 发送给服务器,服务器通过验证 Cookie 的内容,就知道你是谁了,不用再问你密码了。

WordPress 默认会设置三个 Cookie 来管理用户的认证状态:

Cookie 名称 作用
wordpress_[hash] 存储用户名、过期时间、加密哈希值等信息,用于验证用户的登录状态。这里的 [hash] 是 WordPress 安装目录的 MD5 哈希值,用于区分不同的 WordPress 站点。
wordpress_logged_in_[hash] 存储用户的登录状态、用户名等信息。这个 Cookie 主要用于判断用户是否已经登录,以及显示一些个性化的内容。
wp-settings-[UID] 存储用户的个人设置,比如后台的界面颜色、字体大小等等。这里的 [UID] 是用户的 ID。 这个 Cookie 跟用户认证关系不大,但也是 WordPress Cookie 的一部分。

其中,wp_validate_auth_cookie() 主要就是验证 wordpress_[hash] 这个 Cookie 的有效性。

2. 进入源码的世界:wp_validate_auth_cookie() 的解剖

好了,废话不多说,直接上代码!(以下代码基于 WordPress 最新版本,可能会略有出入,但核心原理不变)

function wp_validate_auth_cookie( $cookie = '', $scheme = '' ) {
    if ( ! $cookie ) {
        return false;
    }

    $scheme = wp_unslash( $scheme );
    $cookie = wp_unslash( $cookie );

    $schemes = array( 'auth', 'secure_auth', 'logged_in' );

    if ( ! in_array( $scheme, $schemes, true ) ) {
        $scheme = 'auth';
    }

    $pass_frag = substr( wp_hash( get_site_url(), 'auth' ), -12, 12 );

    $key = wp_cache_get( "auth_salt_$scheme", 'nonPersistent' );
    if ( false === $key ) {
        $key = wp_generate_auth_cookie_key( $scheme );
        wp_cache_set( "auth_salt_$scheme", $key, 'nonPersistent', 30 * MINUTE_IN_SECONDS );
    }

    $cookie_elements = explode( '|', $cookie );
    if ( count( $cookie_elements ) !== 4 ) {
        return false;
    }

    list( $username, $expiration, $token, $hmac ) = $cookie_elements;

    $username = sanitize_user( $username, 'username' );

    if ( $expiration < time() ) {
        return false;
    }

    /**
     * Fires immediately before validating the auth cookie.
     *
     * @since 4.7.0
     *
     * @param string $cookie   The authentication cookie.
     * @param string $username The username from the cookie.
     * @param int    $expiration The cookie expiration timestamp.
     * @param string $scheme   The scheme to use. Possible values include
     *                         'auth', 'secure_auth', or 'logged_in'.
     */
    do_action( 'auth_cookie_validation', $cookie, $username, $expiration, $scheme );

    $user = get_user_by( 'login', $username );

    if ( ! $user ) {
        return false;
    }

    if ( ! wp_check_password_hash( $token, $user->user_activation_key ) ) {
        return false;
    }

    $ip = $_SERVER['REMOTE_ADDR'];
    $ua = $_SERVER['HTTP_USER_AGENT'];

    $hash = hash_hmac( 'md5', $username . '|' . $expiration . '|' . $token . '|' . $ip . '|' . $ua . '|' . $scheme . '|' . $key, $pass_frag );

    if ( hash_equals( $hash, $hmac ) ) {
        return $user->ID;
    }

    /**
     * Fires after the authentication cookie validation fails.
     *
     * @since 4.7.0
     *
     * @param string $cookie   The authentication cookie.
     * @param string $username The username from the cookie.
     * @param int    $expiration The cookie expiration timestamp.
     * @param string $scheme   The scheme to use. Possible values include
     *                         'auth', 'secure_auth', or 'logged_in'.
     * @param WP_User|false $user     WP_User object if a user was found, false if not.
     */
    do_action( 'auth_cookie_failed_validation', $cookie, $username, $expiration, $scheme, $user );

    return false;
}

看起来有点长,别怕,咱们一步步分析。

2.1. 前期准备:检查和清理

    if ( ! $cookie ) {
        return false;
    }

    $scheme = wp_unslash( $scheme );
    $cookie = wp_unslash( $cookie );

    $schemes = array( 'auth', 'secure_auth', 'logged_in' );

    if ( ! in_array( $scheme, $schemes, true ) ) {
        $scheme = 'auth';
    }
  • if ( ! $cookie ) { return false; }: 首先,函数检查你有没有传入 Cookie。没有 Cookie,那还验证个啥?直接返回 false,表示验证失败。
  • $scheme = wp_unslash( $scheme );$cookie = wp_unslash( $cookie );: wp_unslash() 函数的作用是移除字符串中的反斜杠。有时候 Cookie 的值可能包含反斜杠,为了避免出现问题,先清理一下。
  • $schemes = array( 'auth', 'secure_auth', 'logged_in' );if ( ! in_array( $scheme, $schemes, true ) ) { $scheme = 'auth'; }: $scheme 参数表示 Cookie 的类型,可以是 'auth' (普通认证)、'secure_auth' (HTTPS 认证) 或 'logged_in' (登录状态认证)。如果传入的 $scheme 不在这几个类型里,就默认设置为 'auth'

2.2. 密钥的获取:auth_salt 的秘密

    $pass_frag = substr( wp_hash( get_site_url(), 'auth' ), -12, 12 );

    $key = wp_cache_get( "auth_salt_$scheme", 'nonPersistent' );
    if ( false === $key ) {
        $key = wp_generate_auth_cookie_key( $scheme );
        wp_cache_set( "auth_salt_$scheme", $key, 'nonPersistent', 30 * MINUTE_IN_SECONDS );
    }
  • $pass_frag = substr( wp_hash( get_site_url(), 'auth' ), -12, 12 );: 这个 $pass_frag 是一个重要的“密码片段”,用于生成 HMAC(Hash-based Message Authentication Code)。它基于站点 URL 的哈希值,取最后 12 个字符。 相当于一个动态的盐值(salt)。
  • $key = wp_cache_get( "auth_salt_$scheme", 'nonPersistent' );: 这里尝试从缓存中获取一个叫做 auth_salt_$scheme 的值。这个值是一个密钥,用于生成 HMAC。
  • if ( false === $key ) { ... }: 如果缓存中没有找到密钥,就调用 wp_generate_auth_cookie_key() 函数生成一个新的密钥,并把它存入缓存,有效期 30 分钟。 wp_generate_auth_cookie_key() 函数的实现这里就不展开了,它会根据 $scheme 生成一个随机的字符串。

为什么要用缓存呢?因为生成密钥是一个比较耗时的操作,为了提高性能,WordPress 会把密钥缓存起来,下次直接从缓存中获取。

2.3. Cookie 的拆解:分割字符串

    $cookie_elements = explode( '|', $cookie );
    if ( count( $cookie_elements ) !== 4 ) {
        return false;
    }

    list( $username, $expiration, $token, $hmac ) = $cookie_elements;
  • $cookie_elements = explode( '|', $cookie );: 这里用 | 字符把 Cookie 的值分割成一个数组。WordPress 的 Cookie 格式是 username|expiration|token|hmac,用 | 分隔各个部分。
  • if ( count( $cookie_elements ) !== 4 ) { return false; }: 如果分割后的数组元素个数不是 4 个,说明 Cookie 的格式不正确,直接返回 false
  • list( $username, $expiration, $token, $hmac ) = $cookie_elements;: 把数组中的元素分别赋值给 $username (用户名), $expiration (过期时间), $token (令牌), 和 $hmac (HMAC 值) 变量。

2.4. 验证用户名和过期时间

    $username = sanitize_user( $username, 'username' );

    if ( $expiration < time() ) {
        return false;
    }
  • $username = sanitize_user( $username, 'username' );: 使用 sanitize_user() 函数对用户名进行清理,防止 XSS 攻击。
  • if ( $expiration < time() ) { return false; }: 检查 Cookie 的过期时间是否已经过期。如果过期了,说明 Cookie 已经失效,返回 false

2.5. 钩子:auth_cookie_validation

    /**
     * Fires immediately before validating the auth cookie.
     *
     * @since 4.7.0
     *
     * @param string $cookie   The authentication cookie.
     * @param string $username The username from the cookie.
     * @param int    $expiration The cookie expiration timestamp.
     * @param string $scheme   The scheme to use. Possible values include
     *                         'auth', 'secure_auth', or 'logged_in'.
     */
    do_action( 'auth_cookie_validation', $cookie, $username, $expiration, $scheme );

这是一个钩子 (Hook),允许开发者在验证 Cookie 之前执行一些自定义的操作。你可以通过 add_action() 函数来添加自己的函数,在 Cookie 验证之前做一些事情,比如记录日志、修改 Cookie 的值等等。

2.6. 用户信息和令牌的验证

    $user = get_user_by( 'login', $username );

    if ( ! $user ) {
        return false;
    }

    if ( ! wp_check_password_hash( $token, $user->user_activation_key ) ) {
        return false;
    }
  • $user = get_user_by( 'login', $username );: 根据用户名从数据库中获取用户信息。
  • if ( ! $user ) { return false; }: 如果找不到对应的用户,说明用户名不正确,返回 false
  • if ( ! wp_check_password_hash( $token, $user->user_activation_key ) ) { return false; }: 这里验证 $token 的有效性。$token 实际上是用户激活密钥 (user_activation_key) 的哈希值。wp_check_password_hash() 函数会比较 $token$user->user_activation_key 的哈希值是否一致。 如果不一致,说明 $token 不正确,返回 false

2.7. HMAC 的终极验证

    $ip = $_SERVER['REMOTE_ADDR'];
    $ua = $_SERVER['HTTP_USER_AGENT'];

    $hash = hash_hmac( 'md5', $username . '|' . $expiration . '|' . $token . '|' . $ip . '|' . $ua . '|' . $scheme . '|' . $key, $pass_frag );

    if ( hash_equals( $hash, $hmac ) ) {
        return $user->ID;
    }
  • $ip = $_SERVER['REMOTE_ADDR'];$ua = $_SERVER['HTTP_USER_AGENT'];: 获取用户的 IP 地址和 User-Agent 信息。
  • $hash = hash_hmac( 'md5', $username . '|' . $expiration . '|' . $token . '|' . $ip . '|' . $ua . '|' . $scheme . '|' . $key, $pass_frag );: 这是最关键的一步! 使用 hash_hmac() 函数生成一个 HMAC 值。 HMAC 的算法是 MD5,数据是 $username . '|' . $expiration . '|' . $token . '|' . $ip . '|' . $ua . '|' . $scheme . '|' . $key,密钥是 $pass_frag
    • 什么是 HMAC? HMAC 是一种消息认证码算法,它使用一个密钥对消息进行加密,生成一个哈希值。这个哈希值可以用来验证消息的完整性和真实性。 简单来说,就是把一些关键信息(用户名、过期时间、令牌、IP 地址、User-Agent 等)用一个密钥加密起来,生成一个“指纹”。
    • 为什么要加入 IP 地址和 User-Agent? 为了防止 Cookie 被盗用。如果 Cookie 被盗,攻击者可以使用这个 Cookie 登录你的账户。但是,如果攻击者的 IP 地址和 User-Agent 与你的不同,那么生成的 HMAC 值也会不同,验证就会失败。
  • if ( hash_equals( $hash, $hmac ) ) { return $user->ID; }: 使用 hash_equals() 函数比较生成的 HMAC 值 $hash 和 Cookie 中存储的 HMAC 值 $hmac 是否相等。hash_equals() 函数可以防止时序攻击,提高安全性。 如果相等,说明 Cookie 是有效的,返回用户的 ID。

2.8. 钩子:auth_cookie_failed_validation

    /**
     * Fires after the authentication cookie validation fails.
     *
     * @since 4.7.0
     *
     * @param string $cookie   The authentication cookie.
     * @param string $username The username from the cookie.
     * @param int    $expiration The cookie expiration timestamp.
     * @param string $scheme   The scheme to use. Possible values include
     *                         'auth', 'secure_auth', or 'logged_in'.
     * @param WP_User|false $user     WP_User object if a user was found, false if not.
     */
    do_action( 'auth_cookie_failed_validation', $cookie, $username, $expiration, $scheme, $user );

    return false;

这是另一个钩子,允许开发者在 Cookie 验证失败后执行一些自定义的操作。你可以通过 add_action() 函数来添加自己的函数,在 Cookie 验证失败后做一些事情,比如记录错误日志、强制用户退出登录等等。

3. 总结:wp_validate_auth_cookie() 的工作流程

总的来说,wp_validate_auth_cookie() 函数的工作流程可以总结为以下几步:

  1. 检查 Cookie 是否存在。
  2. 清理 Cookie 和 Scheme。
  3. 获取密钥 auth_salt
  4. 分割 Cookie 字符串,获取用户名、过期时间、令牌和 HMAC 值。
  5. 验证用户名和过期时间。
  6. 触发 auth_cookie_validation 钩子。
  7. 根据用户名获取用户信息。
  8. 验证令牌 (user_activation_key)。
  9. 生成 HMAC 值,并与 Cookie 中的 HMAC 值进行比较。
  10. 如果验证成功,返回用户 ID;否则,触发 auth_cookie_failed_validation 钩子,并返回 false

可以用一个流程图来更清晰地表示:

graph TD
    A[开始] --> B{Cookie 是否存在?};
    B -- 是 --> C{清理 Cookie 和 Scheme};
    B -- 否 --> X[返回 false];
    C --> D{获取密钥 auth_salt};
    D --> E{分割 Cookie 字符串};
    E --> F{验证用户名和过期时间};
    F -- 通过 --> G{触发 auth_cookie_validation 钩子};
    F -- 失败 --> X;
    G --> H{获取用户信息};
    H -- 找到用户 --> I{验证令牌};
    H -- 未找到用户 --> X;
    I -- 通过 --> J{生成 HMAC 值};
    I -- 失败 --> X;
    J --> K{HMAC 值是否匹配?};
    K -- 是 --> L[返回用户 ID];
    K -- 否 --> M{触发 auth_cookie_failed_validation 钩子};
    M --> X;
    X[返回 false];
    L --> Z[结束];

4. 安全性考量:这个卫士真的靠谱吗?

wp_validate_auth_cookie() 函数的设计考虑了多种安全因素,比如:

  • 使用 HMAC 验证 Cookie 的完整性和真实性。
  • 加入 IP 地址和 User-Agent,防止 Cookie 被盗用。
  • 使用 hash_equals() 函数防止时序攻击。
  • 使用 sanitize_user() 函数防止 XSS 攻击。
  • 使用钩子,允许开发者自定义验证逻辑。

但是,没有任何安全措施是绝对完美的。 攻击者可能会通过各种手段绕过这些安全措施,比如:

  • Cookie 劫持: 攻击者通过 XSS 攻击、中间人攻击等手段获取用户的 Cookie。
  • Session Fixation: 攻击者诱骗用户使用一个已经被攻击者控制的 Session ID。
  • IP 地址欺骗: 攻击者伪造 IP 地址。
  • User-Agent 欺骗: 攻击者伪造 User-Agent 信息。

因此,除了 wp_validate_auth_cookie() 函数之外,还需要采取其他安全措施来保护 WordPress 网站的安全,比如:

  • 使用 HTTPS 协议,防止 Cookie 被窃听。
  • 定期更新 WordPress 和插件,修复安全漏洞。
  • 使用强密码,并定期更改密码。
  • 安装安全插件,增强网站的安全性。
  • 限制登录尝试次数,防止暴力破解。

5. 总结的总结:深入理解才能更好地保护

好了,今天的讲座就到这里。希望通过今天的讲解,大家对 wp_validate_auth_cookie() 函数有了更深入的了解。 记住,安全无小事,只有深入理解 WordPress 的安全机制,才能更好地保护自己的网站。

感谢大家的收听!下次再见!

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