(一)HTTP 根本认证（Basic Authentication）原理过程,以及esp32 idf服务器 ...

媒介:通过同时讲诉服务器和客户端的处置惩罚情况,来理通思维,便于明白整个Basic Authentication认证过程.

一.先遍及一下根本知识:

Base64 是一种将二进制数据转换为 ASCII 字符串的编码方式，利用 64 个可打印字符（A-Z, a-z, 0-9, +, /）表示二进制内容，并在末尾用 = 填充。其核心目的是解决二进制数据在纯文本协议（如 HTTP）中传输时的兼容性问题。
HTTP 根本认证（Basic Authentication） 作用：将用户名和密码拼接为 username:password 格式后 Base64 编码，置于 Authorization: Basic <凭据> 头中传输。例如:

1. GET /protected-resource HTTP/1.1
3. Authorization: Basic dXNlcjpwYXNzd2Q=

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Base64优势

• 文本协议兼容性
  确保二进制数据（如加密哈希、文件内容）在 HTTP 头或 URL 中不因非 ASCII 字符被截断或转义。
  
• 浅显性与通用性
  
  
  
  • 全部编程语言均支持 Base64 编解码库（如 Python 的 base64、C 的 mbedtls_base64）。
    
  • 无需复杂配置，得当快速实现轻量级数据封装。
    
  
  

Base64局限性

• 数据膨胀
  Base64 编码后数据体积增加约 33%（每 3 字节二进制数据扩展为 4 字符），可能影响传输服从。
  
• 无加密保护
  Base64 仅编码而非加密，攻击者可轻易解码还原原始数据（发起配合 HTTPS 补充安全性）。
  

二.HTTP根本认证的原理

• 认证流程
  
  
  
  • 步调1：客户端初次请求
    客户端发送不带认证信息的HTTP请求到服务器受保护资源:GET /protected-resource HTTP/1.1
    
  • 步调2：服务器返回质询（Challenge）
    服务器返回401 Unauthorized状态码，并在相应头中添加：WWW-Authenticate: Basic realm="SecureArea"
    其中realm定义受保护资源的安全域，浏览器会弹出用户名/密码输入框。
    
  • 步调3：客户端发送凭据
    用户输入凭据后，客户端将username:password拼接后进行Base64编码，生成Authorization头：Authorization: Basic dXNlcjpwYXNzd29yZA==
    
  • 步调4：服务器验证
    服务器解码Base64字符串，分离用户名和密码进行校验，通过则返回资源，失败则重复步调2。
    
  
  
• 安全性问题
  
  
  
  • Base64仅为编码而非加密，凭据易被解码为明文，需配合HTTPS保证传输安全。
    
  • 无法防御重放攻击，攻击者可截获凭据后重复利用。
    
  
  
• Base64编码依赖
  利用mbedtls/base64.h库进行编码，需在menuconfig中启用MBEDTLS_BASE64_C组件。
  
• esp32 idf实现细节:
  

客户端发送请求访问受限区域，服务器返回401未授权，要求认证。客户端将用户名和密码拼接成“username:password”格式，进行Base64编码，然后放在Authorization头的Basic字段中发送。服务器解码验证，通过则返回资源。
对于服务器部分，需要ESP-IDF的httpd组件，创建HTTP服务器。处置惩罚函数中，查抄请求头中的Authorization字段，如果没有，发送401，并设置WWW-Authenticate头。如果有，解码Base64，验证用户名密码。
对于客户端部分，利用esp_http_client组件。当发起请求时，如果服务器返回401，需要处置惩罚重试，或者直接预先添加Authorization头。主动处置惩罚401可能需要客户端自己处置惩罚，或者直接在第一次请求时添加Authorization头，制止401相应。
详细步调：
服务器实现步调：
1. 配置并启动HTTP服务器。
2. 注册处置惩罚程序，例如处置惩罚GET请求到某个URI。
3. 在处置惩罚函数中，查抄请求头的Authorization字段。
4. 如果没有该字段，设置相应状态为401，添加WWW-Authenticate头，返回。
5. 如果有，提取Basic后面的凭据，进行Base64解码。
6. 拆分用户名和密码，与预设的进行比较。
7. 如果匹配，返回请求的资源；否则返回403禁止访问。
客户端实现步调：
1. 配置WiFi毗连，毗连到AP。
2. 利用esp_http_client发起HTTP GET请求。
3. 构造Authorization头，将用户名密码拼接后Base64编码。
4. 将头添加到请求中，发送请求。
5. 处置惩罚相应。
如今，代码方面需要注意的点：
服务器端：
- 利用httpd_config_t配置服务器参数。
- 创建URI处置惩罚函数，查抄请求头。
- 处置惩罚Base64解码，用户密码校验。
- 需要包罗须要的头文件，比如httpd.h，以及base64编解码函数。
客户端端：
- 利用esp_http_client_config_t配置客户端参数。
- 生成Authorization头，其中Base64编码需要注意是否正确处置惩罚。
- 可能需要手动添加头字段。
Base64编码在ESP32中可以用mbedtls库中的函数，或者利用内置的base64编码函数。例如，esp-idf有提供base64_encode函数吗,或者需要自己实现,或者利用mbedtls的base64函数。
例如，利用mbedtls_base64_encode函数来编码用户名和密码的字符串。
注意，在拼接用户名密码时，中间用冒号毗连，例如"admin:password"，然后Base64编码。
在服务器端，收到Authorization头后，取出Base64字符串，解码得到"username:password"，然后分割比较。
三.服务器代码

ESP32 IDF 实现服务器端代码 实现一个带有 Basic 认证的 HTTP 服务器。

1. #include <string.h>
2. #include "freertos/FreeRTOS.h"
3. #include "freertos/task.h"
4. #include "esp_system.h"
5. #include "esp_wifi.h"
6. #include "esp_event.h"
7. #include "esp_log.h"
8. #include "nvs_flash.h"
9. #include "esp_http_server.h"
10. #include "mbedtls/base64.h"
12. static const char *TAG = "http_server";
13. #define WIFI_SSID      "YOUR_SSID"
14. #define WIFI_PASS      "YOUR_PASSWORD"
16. static httpd_handle_t server = NULL;
18. // Basic 认证处理函数
19. static esp_err_t basic_auth_handler(httpd_req_t *req) {
20.     const char *auth_header = httpd_req_get_hdr_value_str(req, "Authorization");
21.     if (!auth_header) {
22.         httpd_resp_set_status(req, "401 Unauthorized");
23.         httpd_resp_set_hdr(req, "WWW-Authenticate", "Basic realm="Restricted Area"");
24.         httpd_resp_send(req, "Authentication Required", HTTPD_RESP_USE_STRLEN);
25.         return ESP_OK;
26.     }
28.     if (strncmp(auth_header, "Basic ", 6) != 0) {
29.         httpd_resp_send_err(req, HTTPD_400_BAD_REQUEST, "Invalid auth header");
30.         return ESP_FAIL;
31.     }
33.     const char *encoded_creds = auth_header + 6;
34.     uint8_t decoded_creds[128];
35.     size_t out_len;
36.     int ret = mbedtls_base64_decode(decoded_creds, sizeof(decoded_creds), &out_len,
37.                                    (const unsigned char *)encoded_creds, strlen(encoded_creds));
38.     if (ret != 0) {
39.         httpd_resp_send_err(req, HTTPD_400_BAD_REQUEST, "Base64 decode failed");
40.         return ESP_FAIL;
41.     }
42.     decoded_creds[out_len] = '\0';
44.     char *username = strtok((char *)decoded_creds, ":");
45.     char *password = strtok(NULL, ":");
46.     if (!username || !password) {
47.         httpd_resp_send_err(req, HTTPD_400_BAD_REQUEST, "Invalid credentials");
48.         return ESP_FAIL;
49.     }
51.     // 验证用户名密码（示例为 admin/password123）
52.     if (strcmp(username, "admin") || strcmp(password, "password123")) {
53.         httpd_resp_send_err(req, HTTPD_403_FORBIDDEN, "Invalid credentials");
54.         return ESP_FAIL;
55.     }
57.     httpd_resp_send(req, "Authenticated Successfully!", HTTPD_RESP_USE_STRLEN);
58.     return ESP_OK;
59. }
61. // URI 路由配置
62. static httpd_uri_t uri_handler = {
63.     .uri = "/",
64.     .method = HTTP_GET,
65.     .handler = basic_auth_handler,
66.     .user_ctx = NULL
67. };
69. // 启动 HTTP 服务器
70. static void start_webserver() {
71.     httpd_config_t config = HTTPD_DEFAULT_CONFIG();
72.     config.lru_purge_enable = true;
74.     if (httpd_start(&server, &config) == ESP_OK) {
75.         httpd_register_uri_handler(server, &uri_handler);
76.         ESP_LOGI(TAG, "HTTP server started");
77.     } else {
78.         ESP_LOGE(TAG, "Failed to start server");
79.     }
80. }
82. // WiFi 事件处理
83. static void wifi_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
84.                                int32_t event_id, void *event_data) {
85.     if (event_id == WIFI_EVENT_STA_START) {
86.         esp_wifi_connect();
87.     } else if (event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP) {
88.         start_webserver();
89.     }
90. }
92. // 初始化 WiFi
93. static void wifi_init_sta() {
94.     esp_netif_init();
95.     esp_event_loop_create_default();
96.     esp_netif_create_default_wifi_sta();
98.     wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
99.     esp_wifi_init(&cfg);
101.     esp_event_handler_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &wifi_event_handler, NULL);
102.     esp_event_handler_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, &wifi_event_handler, NULL);
104.     wifi_config_t wifi_config = {
105.         .sta = {
106.             .ssid = WIFI_SSID,
107.             .password = WIFI_PASS,
108.             .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK
109.         }
110.     };
111.     esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA);
112.     esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config);
113.     esp_wifi_start();
114. }
116. void app_main() {
117.     nvs_flash_init();
118.     wifi_init_sta();
119. }

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四.客户端代码
实现一个通过 Basic 认证访问服务器的客户端。

1. #include <string.h>
2. #include "freertos/FreeRTOS.h"
3. #include "freertos/task.h"
4. #include "esp_system.h"
5. #include "esp_wifi.h"
6. #include "esp_event.h"
7. #include "esp_log.h"
8. #include "nvs_flash.h"
9. #include "esp_http_client.h"
10. #include "mbedtls/base64.h"
12. static const char *TAG = "http_client";
13. #define WIFI_SSID      "YOUR_SSID"
14. #define WIFI_PASS      "YOUR_PASSWORD"
15. #define SERVER_URL     "http://SERVER_IP/"
17. // HTTP 客户端任务
18. static void http_client_task(void *pvParameters) {
19.     const char *username = "admin";
20.     const char *password = "password123";
21.     char credentials[64];
22.     snprintf(credentials, sizeof(credentials), "%s:%s", username, password);
24.     unsigned char encoded_creds[128];
25.     size_t encoded_len;
26.     int ret = mbedtls_base64_encode(encoded_creds, sizeof(encoded_creds), &encoded_len,
27.                                    (const unsigned char *)credentials, strlen(credentials));
28.     if (ret != 0) {
29.         ESP_LOGE(TAG, "Base64 encode failed: %d", ret);
30.         vTaskDelete(NULL);
31.         return;
32.     }
33.     encoded_creds[encoded_len] = '\0';
35.     char auth_header[128];
36.     snprintf(auth_header, sizeof(auth_header), "Basic %s", encoded_creds);
38.     esp_http_client_config_t config = {
39.         .url = SERVER_URL,
40.         .method = HTTP_METHOD_GET,
41.     };
42.     esp_http_client_handle_t client = esp_http_client_init(&config);
43.     esp_http_client_set_header(client, "Authorization", auth_header);
45.     esp_err_t err = esp_http_client_perform(client);
46.     if (err == ESP_OK) {
47.         ESP_LOGI(TAG, "Status = %d, Content Length = %d",
48.                  esp_http_client_get_status_code(client),
49.                  esp_http_client_get_content_length(client));
50.     } else {
51.         ESP_LOGE(TAG, "Request failed: %s", esp_err_to_name(err));
52.     }
53.     esp_http_client_cleanup(client);
54.     vTaskDelete(NULL);
55. }
57. // WiFi 事件处理
58. static void wifi_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
59.                                int32_t event_id, void *event_data) {
60.     if (event_id == WIFI_EVENT_STA_START) {
61.         esp_wifi_connect();
62.     } else if (event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP) {
63.         xTaskCreate(http_client_task, "http_client_task", 4096, NULL, 5, NULL);
64.     }
65. }
67. // 初始化 WiFi
68. static void wifi_init_sta() {
69.     esp_netif_init();
70.     esp_event_loop_create_default();
71.     esp_netif_create_default_wifi_sta();
73.     wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
74.     esp_wifi_init(&cfg);
76.     esp_event_handler_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &wifi_event_handler, NULL);
77.     esp_event_handler_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, &wifi_event_handler, NULL);
79.     wifi_config_t wifi_config = {
80.         .sta = {
81.             .ssid = WIFI_SSID,
82.             .password = WIFI_PASS,
83.             .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK
84.         }
85.     };
86.     esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA);
87.     esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config);
88.     esp_wifi_start();
89. }
91. void app_main() {
92.     nvs_flash_init();
93.     wifi_init_sta();
94. }

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说明

• 配置 WiFi 信息
  更换代码中的 YOUR_SSID、YOUR_PASSWORD 和 SERVER_IP。
  
• 部署服务器和客户端
  
  
  
  • 服务器代码：运行在提供资源的 ESP32 上。
    
  • 客户端代码：运行在需要访问资源的 ESP32 上。
    
  
  
• 验证流程
  
  
  
  • 客户端初次请求会收到 401，随后携带认证头重新请求。
    
  • 服务器验证通事后返回资源，否则返回 403。
    
  
  

通过上述代码，ESP32 可实现完备的 HTTP 根本认证流程，适用于 IoT 设备的安全通讯场景。

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