面试题：如何在Objective-C的NSURLSession中处理复杂的认证机制

Question

假设你正在开发一个Objective-C应用，该应用需要连接到一个具有复杂认证机制（如OAuth 2.0或者HTTP Digest认证）的服务器。请详细描述如何使用NSURLSession来处理这些认证机制，包括相关的类、方法调用以及可能遇到的问题及解决方案。

Answer 1

使用NSURLSession处理复杂认证机制

1. OAuth 2.0认证

• 相关类：
  • NSURLSession：用于创建会话，负责管理网络请求。
  • NSMutableURLRequest：构建请求对象，可设置请求头、HTTP方法等。
  • NSURLSessionDataTask：用于处理数据任务，如发送请求并接收响应。
• 方法调用步骤：
  1. 获取OAuth 2.0令牌：通常通过向认证服务器发送包含客户端ID、客户端密钥、授权码等信息的请求获取令牌。这可能涉及使用NSURLSession发送POST请求。例如：

NSURL *tokenURL = [NSURL URLWithString:@"https://your - auth - server.com/oauth2/token"];
NSMutableURLRequest *tokenRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:tokenURL];
[tokenRequest setHTTPMethod:@"POST"];
NSString *parameters = @"client_id=your_client_id&client_secret=your_client_secret&grant_type=authorization_code&code=your_code";
[tokenRequest setHTTPBody:[parameters dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]];

NSURLSessionDataTask *tokenTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:tokenRequest completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    if (!error && data) {
        NSDictionary *tokenResponse = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:0 error:nil];
        NSString *accessToken = tokenResponse[@"access_token"];
        // 保存accessToken以便后续请求使用
    }
}];
[tokenTask resume];

2. **使用令牌进行后续请求**：在构建后续请求时，将令牌添加到请求头中。例如：

NSURL *apiURL = [NSURL URLWithString:@"https://your - api - server.com/api/resource"];
NSMutableURLRequest *apiRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:apiURL];
[apiRequest setHTTPMethod:@"GET"];
[apiRequest setValue:[NSString stringWithFormat:@"Bearer %@", accessToken] forHTTPHeaderField:@"Authorization"];

NSURLSessionDataTask *apiTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:apiRequest completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    // 处理响应
}];
[apiTask resume];

• 可能遇到的问题及解决方案：
  • 令牌过期：服务器返回的令牌通常有有效期，当令牌过期时，请求会失败。解决方案是在收到令牌过期的错误响应（如401 Unauthorized）时，重新获取令牌并重新发起请求。
  • 认证服务器故障：认证服务器可能出现故障或响应缓慢。可以设置合理的超时时间，并提供适当的错误提示给用户，同时考虑使用重试机制。

2. HTTP Digest认证

• 相关类：
  • 同样使用NSURLSession、NSMutableURLRequest和NSURLSessionDataTask。
  • 还需要处理HTTP Digest认证头的相关计算，虽然Objective - C没有内置的专门处理HTTP Digest认证的类，但可以手动计算摘要。
• 方法调用步骤：
  1. 发起初始请求：发送一个普通的请求到需要认证的服务器资源。

NSURL *digestURL = [NSURL URLWithString:@"https://your - digest - protected - server.com/resource"];
NSMutableURLRequest *digestRequest = [NSMutableURLRequest requestWithURL:digestURL];
[digestRequest setHTTPMethod:@"GET"];

NSURLSessionDataTask *initialTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:digestRequest completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
    if (error && [error code] == NSURLErrorUserAuthenticationRequired) {
        NSHTTPURLResponse *httpResponse = (NSHTTPURLResponse *)response;
        NSString *wwwAuthenticateHeader = [httpResponse allHeaderFields][@"WWW - Authenticate"];
        // 解析wwwAuthenticateHeader获取realm、nonce等信息
        // 计算digest认证头
        NSString *digestHeader = [self calculateDigestHeaderForRequest:digestRequest withWWWAuthenticateHeader:wwwAuthenticateHeader];
        [digestRequest setValue:digestHeader forHTTPHeaderField:@"Authorization"];
        // 重新发起请求
        NSURLSessionDataTask *retryTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:digestRequest completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
            // 处理响应
        }];
        [retryTask resume];
    }
}];
[initialTask resume];

2. **计算Digest认证头**：计算Digest认证头需要根据从`WWW - Authenticate`头中获取的`realm`、`nonce`等信息，以及用户名、密码和请求方法、URL等。以下是一个简化的计算示例（实际应用中可能需要更复杂的加密计算）：

- (NSString *)calculateDigestHeaderForRequest:(NSMutableURLRequest *)request withWWWAuthenticateHeader:(NSString *)wwwAuthenticateHeader {
    // 解析wwwAuthenticateHeader获取realm、nonce等
    NSDictionary *authInfo = [self parseWWWAuthenticateHeader:wwwAuthenticateHeader];
    NSString *realm = authInfo[@"realm"];
    NSString *nonce = authInfo[@"nonce"];
    NSString *username = @"your_username";
    NSString *password = @"your_password";
    NSString *method = request.HTTPMethod;
    NSString *uri = request.URL.absoluteString;

    NSString *ha1 = [self calculateHA1:username password:password realm:realm];
    NSString *ha2 = [self calculateHA2:method uri:uri];
    NSString *response = [self calculateResponse:ha1 nonce:nonce ha2:ha2];

    NSString *digestHeader = [NSString stringWithFormat:@"Digest username=\"%@\", realm=\"%@\", nonce=\"%@\", uri=\"%@\", response=\"%@\"", username, realm, nonce, uri, response];
    return digestHeader;
}

- (NSString *)calculateHA1:(NSString *)username password:(NSString *)password realm:(NSString *)realm {
    NSString *ha1String = [NSString stringWithFormat:@"%@:%@:%@", username, realm, password];
    NSData *ha1Data = [ha1String dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // 实际应使用合适的哈希算法，如MD5
    // 这里简单示例，假设已有计算MD5的方法
    NSString *ha1 = [self md5:ha1Data];
    return ha1;
}

- (NSString *)calculateHA2:(NSString *)method uri:(NSString *)uri {
    NSString *ha2String = [NSString stringWithFormat:@"%@:%@", method, uri];
    NSData *ha2Data = [ha2String dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // 同样假设已有计算MD5的方法
    NSString *ha2 = [self md5:ha2Data];
    return ha2;
}

- (NSString *)calculateResponse:(NSString *)ha1 nonce:(NSString *)nonce ha2:(NSString *)ha2 {
    NSString *responseString = [NSString stringWithFormat:@"%@:%@:%@", ha1, nonce, ha2];
    NSData *responseData = [responseString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // 假设已有计算MD5的方法
    NSString *response = [self md5:responseData];
    return response;
}

- (NSString *)md5:(NSData *)data {
    unsigned char digest[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
    CC_MD5(data.bytes, (CC_LONG)data.length, digest);
    NSMutableString *output = [NSMutableString stringWithCapacity:CC_MD5_DIGEST_LENGTH * 2];
    for(int i = 0; i < CC_MD5_DIGEST_LENGTH; i++) {
        [output appendFormat:@"%02x", digest[i]];
    }
    return output;
}

- (NSDictionary *)parseWWWAuthenticateHeader:(NSString *)header {
    NSMutableDictionary *authInfo = [NSMutableDictionary dictionary];
    NSArray *components = [header componentsSeparatedByString:@", "];
    for (NSString *component in components) {
        NSArray *keyValue = [component componentsSeparatedByString:@"="];
        if (keyValue.count == 2) {
            NSString *key = keyValue[0];
            NSString *value = [keyValue[1] stringByTrimmingCharactersInSet:[NSCharacterSet characterSetWithCharactersInString:@"\""]];
            authInfo[key] = value;
        }
    }
    return authInfo;
}

• 可能遇到的问题及解决方案：
  • 摘要计算错误：Digest认证的摘要计算较为复杂，容易出错。仔细检查计算过程，确保使用正确的哈希算法和参数。
  • 服务器配置不一致：不同服务器对Digest认证的配置可能略有不同，如对nonce的处理等。遇到问题时，仔细检查服务器文档和配置，与服务器管理员沟通。