PKCE実装で使うcode_verifierとcode_challengeをPHPで実装する。

こちらはエキサイトホールディングス Advent Calendar 2021の13日目の記事です。今回はPKCE実装で使用するcode_verifierとcode_challengeをPHPを使って実装してみたいと思います。

PKCE（ピクシー）とは？

PKCE（Proof Key for Code Exchange by OAuth Public Clients）とはRFC7636で定義されている、認可コード横取り攻撃の対策として提案された仕様です。 認可コード横取り攻撃とは、認可コードを不正に取得することによって、アクセストークンなどのトークンを不正に取得する攻撃です。

PKCEに関しては、下記2つの記事がわかりやすかったです。
OAuth2.0拡張仕様のPKCE実装紹介 〜 Yahoo! ID連携に導入しました - Yahoo! JAPAN Tech Blog
LINEログインをPKCE対応する | LINE Developers

今回は、PKCEに必要なcode_verifierとcode_challengeをPHPを使って実装します。

code_verifierの生成

code_verifierの仕様は、RFC7636 に準拠して作成します。

NOTE: The code verifier SHOULD have enough entropy to make it
impractical to guess the value. It is RECOMMENDED that the output of
a suitable random number generator be used to create a 32-octet
sequence. The octet sequence is then base64url-encoded to produce a
43-octet URL safe string to use as the code verifier.

• 推測困難な乱数値を使うために、適当な乱数生成器を用いる。
• 十分なエントロピー(256ビット以上)を持たせるために32オクテットの値を利用。
• 構成文字： [A-Z] / [a-z] / [0-9] / "-" / "." / "_" / "~"
• 文字数：43文字〜128文字

上記仕様を満たすように実装をしていきます。

乱数ジェネレーターを使用して32オクテットの値を生成

十分なエントロピーを持っている値を生成します。
適切な乱数ジェネレーターを使用して32オクテットの値を生成します。（1オクテット = 8ビット）

PHPの openssl_random_pseudo_bytes(); は、疑似ランダムなバイト文字列を生成します。

openssl_random_pseudo_bytes(32)
=> string(32) "Gs�<NKD�3[mm�X�t��=7Hm�"!�k�H"

ここで、「1バイトが必ずしも8ビットとは限らないのでは？」と思った方もいるかもしれません。

openssl_random_pseudo_bytes(); はC言語で実装されています。
C言語では、<limits.h>ヘッダで定義されるCHAR_BITマクロでchar型のビット数を定義しています。
CHAR_BITマクロは少なくとも1バイトが8ビット以上に定義されることが保証されているので、1バイト文字列が8ビット以上であると考えて良さそうです。

Base64でエンコードを行う。

base64は、A-Z（26）、a-z（26）、0-9（10）、+, /（2）、パティングを表す=を使って表現されます。

base64_encode(openssl_random_pseudo_bytes(32)
=> string(44) "euG+/gkfxtLrZakr5GqZojfSBB4t9lLKogDNW4/gauM="

使用可能な構成文字に対応をする。

URL safeにする必要があるので、+, /を置き換えて、=を削除します。

str_replace('=', '', strtr(base64_encode(openssl_random_pseudo_bytes(32)), '+/', '-_'));
=> string(43) "jIhzUc6JtFe1OQSg4v6-VbJuqhVZBalkq0FEEzwYoxs"

code_verifierを生成する関数

code_verifierを生成する関数の完成です。

private function generateCodeVerifier(int $byteLength = 32){
    return str_replace('=', '', strtr(base64_encode(openssl_random_pseudo_bytes($byte_length)), '+/', '-_'));
}

読みやすさを意識して、説明変数を使うと下記のようになります。

private function generateCodeVerifier(int $byteLength = 32)
{
    $randomBytesString = openssl_random_pseudo_bytes($byteLength);
    $encodedRandomString = base64_encode($randomBytesString);
    $urlSafeEncoding = [
        '=' => '',
        '+' => '-',
        '/' => '_',
    ];
    return strtr($encodedRandomString, $urlSafeEncoding);
}   

code_challengeの生成

code_verifierをSHA256で暗号化し、Base64URL形式にエンコードすることでcode_challengeを生成できます。
また、「=」の削除、+を-に、/を_に置換します。

code_challengeを生成する関数

    private function generateCodeChallenge($code_verifier)
    {
        $hash = hash('sha256', $code_verifier, true);
        return str_replace('=', '', strtr(base64_encode($hash), '+/', '-_'));
    }

まとめ

PKCE実装のPHPでの実装例があまりなかったので、作成してみました。
より良い書き方や改善点があればコメントいただけると幸いです。

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https://qiita.com/advent-calendar/2021/excite-hd