Durable Functions での人による操作 - 電話確認サンプル

[アーティクル]
03/28/2023

このサンプルでは、人による操作を含む Durable Functions オーケストレーションを構築する方法を示します。自動プロセスに実際の人が関与する場合、プロセスは人への通知の送信と応答の受信を非同期に行うことができる必要があります。また、人がいない可能性にも対応する必要があります (この最後の部分では、タイムアウトが重要になります)。

このサンプルでは、SMS ベースの電話確認システムを実装します。この種のフローは、顧客の電話番号を確認するとき、または多要素認証 (MFA) に、よく使われます。それは、実装全体が 2 つの小さい関数を使って行われる強力な例です。データベースなどの外部データストアは必要ありません。

Note

Azure Functions の Node.js プログラミングモデルのバージョン 4 は一般提供されています。新しい v4 モデルは、JavaScript と TypeScript の開発者にとって、より柔軟で直感的なエクスペリエンスが得られるように設計されています。 v3 と v4 の違いの詳細については、移行ガイドを参照してください。

次のコードスニペットでは、JavaScript (PM4) は、新しいエクスペリエンスであるプログラミングモデル V4 を示しています。

前提条件

シナリオの概要

電話確認は、アプリケーションのエンドユーザーがスパマーではなく本人であることを確認するために使われます。多要素認証は、ハッカーからユーザーアカウントを保護するための一般的なユースケースです。独自の電話確認を実装する場合の課題は、人間とのステートフルな相互作用が必要になることです。通常、エンドユーザーは何らかのコード (4 桁の数字など) を提供されて、一定の時間内に応答する必要があります。

通常の Azure Functions は (他のプラットフォームの他の多くのクラウドエンドポイントと同様) ステートレスなので、この種の相互作用には、外部のデータベースまたは他の永続的なストアで状態を明示的に管理する必要があります。さらの、連携できる複数の関数に相互作用を分割する必要があります。たとえば、コードを決定し、それをどこかに永続化して、ユーザーの電話に送信するために、少なくとも 1 つの関数が必要です。さらに、ユーザーからの応答を受信し、コードの検証を行うために何らかの方法で元の関数呼び出しにマップするために、他に少なくとも 1 つの関数が必要です。また、セキュリティを確保するためにはタイムアウトも重要な側面です。それは非常に複雑になる可能性があります。

このシナリオの複雑さは、Durable Functions を使うと大幅に軽減できます。このサンプルを見るとわかるように、オーケストレーター関数は、外部データストアを必要とすることなく、簡単にステートフルな相互作用を管理できます。オーケストレーター関数は "永続的" であるため、これらの対話型フローは高信頼性でもあります。

Twilio 統合の構成

このサンプルでは、Twilio サービスを使って、携帯電話に SMS メッセージを送信します。 Azure Functions では Twilio バインディングにより Twilio が既にサポートされており、サンプルではその機能を使います。

最初に必要なものは Twilio アカウントです。 https://www.twilio.com/try-twilio で無料で作成できます。アカウントを作成したら、次の 3 つのアプリ設定を関数アプリに追加します。

アプリ設定の名前	値の説明
TwilioAccountSid	Twilio アカウントの SID
TwilioAuthToken	Twilio アカウントの認証トークン
TwilioPhoneNumber	Twilio アカウントに関連付けられている電話番号。これは、SMS メッセージの送信に使われます。

関数

この記事では、サンプルアプリで使われている次の関数について説明します。

E4_SmsPhoneVerification:タイムアウトや再試行の管理など、電話確認処理を実行するオーケストレーター関数。
E4_SendSmsChallenge:テキストメッセージを介してコードを送信するアクティビティ関数。

注意

サンプルアプリとクイックスタートの HttpStart 関数は、オーケストレーター関数をトリガーするオーケストレーションクライアントとして機能します。

E4_SmsPhoneVerification オーケストレーター関数

[FunctionName("E4_SmsPhoneVerification")]
public static async Task<bool> Run(
    [OrchestrationTrigger] IDurableOrchestrationContext context)
{
    string phoneNumber = context.GetInput<string>();
    if (string.IsNullOrEmpty(phoneNumber))
    {
        throw new ArgumentNullException(
            nameof(phoneNumber),
            "A phone number input is required.");
    }

    int challengeCode = await context.CallActivityAsync<int>(
        "E4_SendSmsChallenge",
        phoneNumber);

    using (var timeoutCts = new CancellationTokenSource())
    {
        // The user has 90 seconds to respond with the code they received in the SMS message.
        DateTime expiration = context.CurrentUtcDateTime.AddSeconds(90);
        Task timeoutTask = context.CreateTimer(expiration, timeoutCts.Token);

        bool authorized = false;
        for (int retryCount = 0; retryCount <= 3; retryCount++)
        {
            Task<int> challengeResponseTask =
                context.WaitForExternalEvent<int>("SmsChallengeResponse");

            Task winner = await Task.WhenAny(challengeResponseTask, timeoutTask);
            if (winner == challengeResponseTask)
            {
                // We got back a response! Compare it to the challenge code.
                if (challengeResponseTask.Result == challengeCode)
                {
                    authorized = true;
                    break;
                }
            }
            else
            {
                // Timeout expired
                break;
            }
        }

        if (!timeoutTask.IsCompleted)
        {
            // All pending timers must be complete or canceled before the function exits.
            timeoutCts.Cancel();
        }

        return authorized;
    }
}

Note

最初はわかりにくいかもしれませんが、このオーケストレーターは決定論的オーケストレーション制約に違反していません。これが決定論的であるのは、タイマーの期限切れ日時を計算するために CurrentUtcDateTime プロパティが使われており、オーケストレーターコード内のこのポイントで再生されるたびに同じ値を返すためです。この動作が重要なのは、Task.WhenAny の呼び出しを繰り返すたびに、winner が確実に同じ結果になるようにするためです。

E4_SmsPhoneVerification 関数は、オーケストレーター関数用の標準的な function.json を使います。

{
  "bindings": [
    {
      "name": "context",
      "type": "orchestrationTrigger",
      "direction": "in"
    }
  ],
  "disabled": false
}

関数を実装するコードを次に示します。

const df = require("durable-functions");
const moment = require("moment");

module.exports = df.orchestrator(function* (context) {
    const phoneNumber = context.df.getInput();
    if (!phoneNumber) {
        throw "A phone number input is required.";
    }

    const challengeCode = yield context.df.callActivity("E4_SendSmsChallenge", phoneNumber);

    // The user has 90 seconds to respond with the code they received in the SMS message.
    const expiration = moment.utc(context.df.currentUtcDateTime).add(90, "s");
    const timeoutTask = context.df.createTimer(expiration.toDate());

    let authorized = false;
    for (let i = 0; i <= 3; i++) {
        const challengeResponseTask = context.df.waitForExternalEvent("SmsChallengeResponse");

        const winner = yield context.df.Task.any([challengeResponseTask, timeoutTask]);

        if (winner === challengeResponseTask) {
            // We got back a response! Compare it to the challenge code.
            if (challengeResponseTask.result === challengeCode) {
                authorized = true;
                break;
            }
        } else {
            // Timeout expired
            break;
        }
    }

    if (!timeoutTask.isCompleted) {
        // All pending timers must be complete or canceled before the function exits.
        timeoutTask.cancel();
    }

    return authorized;
});

Note

最初はわかりにくいかもしれませんが、このオーケストレーターは決定論的オーケストレーション制約に違反していません。これが決定論的であるのは、タイマーの期限切れ日時を計算するために currentUtcDateTime プロパティが使われており、オーケストレーターコード内のこのポイントで再生されるたびに同じ値を返すためです。この動作が重要なのは、context.df.Task.any の呼び出しを繰り返すたびに、winner が確実に同じ結果になるようにするためです。

smsPhoneVerification オーケストレーション関数を実装するコードを次に示します。

const df = require("durable-functions");
const { DateTime } = require("luxon");

const sendSmsChallengeActivityName = "sendSmsChallenge";

df.app.orchestration("smsPhoneVerification", function* (context) {
    const phoneNumber = context.df.getInput();
    if (!phoneNumber) {
        throw new Error("A phone number input is required.");
    }

    const challengeCode = yield context.df.callActivity(sendSmsChallengeActivityName, phoneNumber);

    // The user has 90 seconds to respond with the code they received in the SMS message.
    const expiration = DateTime.fromJSDate(context.df.currentUtcDateTime).plus({ seconds: 90 });
    const timeoutTask = context.df.createTimer(expiration.toJSDate());

    let authorized = false;
    for (let i = 0; i <= 3; i++) {
        const challengeResponseTask = context.df.waitForExternalEvent("SmsChallengeResponse");

        const winner = yield context.df.Task.any([challengeResponseTask, timeoutTask]);

        if (winner === timeoutTask) {
            // Timeout expired
            break;
        }

        // We got back a response! Compare it to the challenge code.
        if (challengeResponseTask.result === challengeCode) {
            authorized = true;
            break;
        }
    }

    if (!timeoutTask.isCompleted) {
        // All pending timers must be complete or canceled before the function exits.
        timeoutTask.cancel();
    }

    return authorized;
});

E4_SmsPhoneVerification 関数は、オーケストレーター関数用の標準的な function.json を使います。

{
  "scriptFile": "__init__.py",
  "bindings": [
    {
      "name": "context",
      "type": "orchestrationTrigger",
      "direction": "in"
    }
  ]
}

関数を実装するコードを次に示します。

import azure.durable_functions as df
from datetime import timedelta

def is_valid_phone_number(phone_number: str):
    has_area_code = phone_number[0] == "+"
    is_positive_num = phone_number[1:].isdigit()
    return has_area_code and is_positive_num

def orchestrator_function(context: df.DurableOrchestrationContext):

    phone_number = context.get_input()

    if (not phone_number) or (not is_valid_phone_number(phone_number)):
        msg = "Please provide a phone number beginning with an international dialing prefix"+\
            "(+) followed by the country code, and then rest of the phone number. Example:"\
            "'+1425XXXXXXX'"
        raise Exception(msg)

    challenge_code = yield context.call_activity("SendSMSChallenge", phone_number)

    expiration = context.current_utc_datetime + timedelta(seconds=180)
    timeout_task = context.create_timer(expiration)

    authorized = False
    for _ in range(3):
        challenge_response_task = context.wait_for_external_event("SmsChallengeResponse")
        winner = yield context.task_any([challenge_response_task, timeout_task])

        if (winner == challenge_response_task):
            # We got back a response! Compare it to the challenge code
            if (challenge_response_task.result == challenge_code):
                authorized = True
                break
        else:
            # Timeout expired
            break
    
    if not timeout_task.is_completed:
        # All pending timers must be complete or canceled before the function exits.
        timeout_task.cancel()

    return authorized

main = df.Orchestrator.create(orchestrator_function)

Note

開始されると、このオーケストレーター関数は次のことを行います。

SMS 通知を "送信" する電話番号を取得します。
E4_SendSmsChallenge を呼び出して SMS メッセージをユーザーに送信し、予期される 4 桁のチャレンジコードを返します。
現在の時刻から 90 秒後にトリガーする永続的なタイマーを作成します。
タイマーと並行して、ユーザーからの SmsChallengeResponse イベントを待ちます。

ユーザーは、4 桁のコードで SMS メッセージを受け取ります。ユーザーが同じ 4 桁のコードをオーケストレーター関数のインスタンスに返送して確認プロセスを完了するまでに、90 秒の猶予があります。正しくないコードを送信した場合、(同じ 90 秒の間に) さらに 3 回正しいコードの送信を試みることができます。

警告

タイマーが期限切れになる必要がなくなった場合は (上の例でチャレンジ応答を受け取った場合)、タイマーをキャンセルすることが重要です。

E4_SendSmsChallenge アクティビティ関数

E4_SendSmsChallenge 関数では、Twilio バインディングを使って、4 桁のコードを含む SMS メッセージをエンドユーザーに送信します。

[FunctionName("E4_SendSmsChallenge")]
public static int SendSmsChallenge(
    [ActivityTrigger] string phoneNumber,
    ILogger log,
    [TwilioSms(AccountSidSetting = "TwilioAccountSid", AuthTokenSetting = "TwilioAuthToken", From = "%TwilioPhoneNumber%")]
        out CreateMessageOptions message)
{
    // Get a random number generator with a random seed (not time-based)
    var rand = new Random(Guid.NewGuid().GetHashCode());
    int challengeCode = rand.Next(10000);

    log.LogInformation($"Sending verification code {challengeCode} to {phoneNumber}.");

    message = new CreateMessageOptions(new PhoneNumber(phoneNumber));
    message.Body = $"Your verification code is {challengeCode:0000}";

    return challengeCode;
}

Note

サンプルコードを実行するには、最初に Functions 用の Microsoft.Azure.WebJobs.Extensions.Twilio Nuget パッケージをインストールする必要があります。また、メイン Twilio nuget パッケージをインストールしないでください。ビルドエラーになるバージョン管理問題が発生するからです。

function.json の定義は次のようになります。

{
  "bindings": [
    {
      "name": "phoneNumber",
      "type": "activityTrigger",
      "direction": "in"
    },
    {
      "type": "twilioSms",
      "name": "message",
      "from": "%TwilioPhoneNumber%",
      "accountSidSetting": "TwilioAccountSid",
      "authTokenSetting": "TwilioAuthToken",
      "direction": "out"
    }
  ],
  "disabled": false
}

次に示すのは、4 桁のチャレンジコードを生成して SMS メッセージを送信するコードです。

const seedrandom = require("seedrandom");
const uuidv1 = require("uuid/v1");

module.exports = function (context, phoneNumber) {
    // Get a random number generator with a random seed (not time-based)
    const rand = seedrandom(uuidv1());
    const challengeCode = Math.floor(rand() * 10000);

    context.log(`Sending verification code ${challengeCode} to ${phoneNumber}.`);

    context.bindings.message = {
        body: `Your verification code is ${challengeCode.toPrecision(4)}`,
        to: phoneNumber,
    };

    context.done(null, challengeCode);
};

4 桁のチャレンジコードを生成して SMS メッセージを送信するコードを次に示します。

const { output } = require("@azure/functions");
const df = require("durable-functions");

const sendSmsChallengeActivityName = "sendSmsChallenge";

const twilioOutput = output.generic({
    type: "twilioSms",
    from: "%TwilioPhoneNumber%",
    accountSidSetting: "TwilioAccountSid",
    authTokenSetting: "TwilioAuthToken",
});

df.app.activity(sendSmsChallengeActivityName, {
    extraOutputs: [twilioOutput],
    handler: function (phoneNumber, context) {
        // Get a random challenge code
        const challengeCode = Math.floor(Math.random() * 10000);

        context.log(`Sending verification code ${challengeCode} to ${phoneNumber}.`);

        context.extraOutputs.set(twilioOutput, {
            body: `Your verification code is ${challengeCode.toPrecision(4)}`,
            to: phoneNumber,
        });

        return challengeCode;
    },
});

function.json の定義は次のようになります。

{
  "bindings": [
    {
      "name": "phoneNumber",
      "type": "activityTrigger",
      "direction": "in"
    },
    {
      "type": "twilioSms",
      "name": "message",
      "from": "%TwilioPhoneNumber%",
      "accountSidSetting": "TwilioAccountSid",
      "authTokenSetting": "TwilioAuthToken",
      "direction": "out"
    }
  ]
}

次に示すのは、4 桁のチャレンジコードを生成して SMS メッセージを送信するコードです。

import json
import random

random.seed(10)

def main(phoneNumber, message):
  code = random.randint(0, 10000)
  payload = {
    "body": f"Your verification code is {code}",
    "to": phoneNumber
  }

  message.set(json.dumps(payload))
  code_str = str(code)
  return code_str

サンプルを実行する

サンプルに含まれる HTTP によってトリガーされる関数を使って、次の HTTP POST 要求を送信することによりオーケストレーションを開始できます。

POST http://{host}/orchestrators/E4_SmsPhoneVerification
Content-Length: 14
Content-Type: application/json

"+1425XXXXXXX"

HTTP/1.1 202 Accepted
Content-Length: 695
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Location: http://{host}/runtime/webhooks/durabletask/instances/741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1?taskHub=DurableFunctionsHub&connection=Storage&code={systemKey}

{"id":"741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1","statusQueryGetUri":"http://{host}/runtime/webhooks/durabletask/instances/741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1?taskHub=DurableFunctionsHub&connection=Storage&code={systemKey}","sendEventPostUri":"http://{host}/runtime/webhooks/durabletask/instances/741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1/raiseEvent/{eventName}?taskHub=DurableFunctionsHub&connection=Storage&code={systemKey}","terminatePostUri":"http://{host}/runtime/webhooks/durabletask/instances/741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1/terminate?reason={text}&taskHub=DurableFunctionsHub&connection=Storage&code={systemKey}"}

オーケストレーター関数は、指定された電話番号を受け取ると、すぐにランダムに生成された 4 桁の確認コード (2168 など) を含む SMS メッセージをその番号に送信します。その後、関数は 90 秒間応答を待機します。

このコードに応答するには、別の関数内で RaiseEventAsync (.NET) または raiseEvent (JavaScript/TypeScript) を使用するか、または上の 202 応答で参照されている sendEventPostUri HTTP POST webhook を呼び出して {eventName} をイベントの名前 SmsChallengeResponse に置き換えることができます。

POST http://{host}/runtime/webhooks/durabletask/instances/741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1/raiseEvent/SmsChallengeResponse?taskHub=DurableFunctionsHub&connection=Storage&code={systemKey}
Content-Length: 4
Content-Type: application/json

2168

タイマーの期限が切れる前にこれを送信すると、オーケストレーションが完了し、output フィールドに確認成功を示す true が設定されます。

GET http://{host}/runtime/webhooks/durabletask/instances/741c65651d4c40cea29acdd5bb47baf1?taskHub=DurableFunctionsHub&connection=Storage&code={systemKey}

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 144
Content-Type: application/json; charset=utf-8

{"runtimeStatus":"Completed","input":"+1425XXXXXXX","output":true,"createdTime":"2017-06-29T19:10:49Z","lastUpdatedTime":"2017-06-29T19:12:23Z"}

タイマーの期限が切れるようにするか、または正しくないコードを 4 回入力した場合は、状態を照会して、オーケストレーション関数の出力が電話番号確認失敗を示す false であることを確認できます。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 145

{"runtimeStatus":"Completed","input":"+1425XXXXXXX","output":false,"createdTime":"2017-06-29T19:20:49Z","lastUpdatedTime":"2017-06-29T19:22:23Z"}

次のステップ

このサンプルでは、Durable Functions の高度な機能のいくつか、特に WaitForExternalEvent API と CreateTimer API について説明しました。これらを Task.WaitAny (C#)/context.df.Task.any (JavaScript/TypeScript)/context.task_any (Python) と組み合わせて、信頼性の高いタイムアウトシステムを実装する方法を示しました。これは、実際の人と対話する場合に役に立つことがよくあります。 Durable Functions の使用方法の詳細については、特定のトピックについて詳しく解説している一連の記事をご覧ください。

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Durable Functions での人による操作 - 電話確認サンプル

前提条件

シナリオの概要

Twilio 統合の構成

関数

E4_SmsPhoneVerification オーケストレーター関数

E4_SendSmsChallenge アクティビティ関数

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