浅谈ASP.NET Core 中jwt授权认证的流程原理
1，快速实现授权验证
什么是 JWT ？为什么要用 JWT ？JWT 的组成？
这些百度可以直接找到，这里不再赘述。
实际上，只需要知道 JWT 认证模式是使用一段 Token 作为认证依据的手段。
我们看一下 Postman 设置 Token 的位置。
那么，如何使用 C# 的 HttpClient 访问一个 JWT 认证的 WebAPI 呢？
下面来创建一个 ASP.NET Core 项目，尝试添加 JWT 验证功能。
1.1 添加 JWT 服务配置
在 Startup.cs 的 ConfigureServices 方法中，添加一个服务
// 设置验证方式为 Bearer Token
// 你也可以添加 using Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer;
// 使用 JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme 代替 字符串 "Brearer"
services.AddAuthentication("Bearer")
.AddJwtBearer(options =>
{
options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
{
ValidateIssuerSigningKey = true,
IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes("abcdABCD1234abcdABCD1234")), // 加密解密Token的密钥
// 是否验证发布者
ValidateIssuer = true,
// 发布者名称
ValidIssuer = "server",
// 是否验证订阅者
// 订阅者名称
ValidateAudience = true,
ValidAudience = "client007",
// 是否验证令牌有效期
ValidateLifetime = true,
// 每次颁发令牌，令牌有效时间
ClockSkew = TimeSpan.FromMinutes(120)
};
});
修改 Configure 中的中间件
app.UseHttpsRedirection(); app.UseRouting(); app.UseAuthentication(); // 注意这里 app.UseAuthorization();
就是这么简单，通过以上设置，要求验证请求是否有权限。
1.2 颁发 Token
颁发的 Token ，ASP.NET Core 不会保存。
ASP.NET Core 启用了 Token 认证，你随便将生成 Token 的代码放到不同程序的控制台，只要密钥和 Issuer 和 Audience 一致，生成的 Token 就可以登录这个 ASP.NET Core。
也就是说，可以随意创建控制台程序生成 Token，生成的 Token 完全可以登录 ASP.NET Core 程序。
至于原因，我们后面再说，
在 Program.cs 中，添加一个这样的方法
static void ConsoleToke()
{
// 定义用户信息
var claims = new Claim[]
{
new Claim(ClaimTypes.Name, "痴者工良"),
new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Email, "66666666666@qq.com"),
};
// 和 Startup 中的配置一致
SymmetricSecurityKey key = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes("abcdABCD1234abcdABCD1234"));
JwtSecurityToken token = new JwtSecurityToken(
issuer: "server",
audience: "client007",
claims: claims,
notBefore: DateTime.Now,
expires: DateTime.Now.AddMinutes(30),
signingCredentials: new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256)
);
string jwtToken = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token);
Console.WriteLine(jwtToken);
}
Main() 中，调用此方法
public static void Main(string[] args)
{
ConsoleToke();
CreateHostBuilder(args).Build().Run();
}
1.3 添加 API访问
我们添加一个 API。
[Authorize] 特性用于标识此 Controller 或 Action 需要使用合规的 Token 才能登录。
[Authorize]
[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
public class HomeController : ControllerBase
{
public string Get()
{
Console.WriteLine(User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == ClaimTypes.Name));
return "访问成功";
}
}
然后启动 ASP.NET Core，在 Postman 测试 访问 https://localhost/api/home。
发现报 401 (无权限)状态码，这是因为请求时不携带令牌，会导致不能访问 API。
从控制台终端复制生成的 Token 码，复制到 Postman 中，再次访问，发现响应状态码为 200，响应成功。
ASP.NET Core 自带 jwt 认证大概就是这样。
那么，ASP.NET Core 内部是如何实现的呢？又有哪些特性哪些坑呢？请往下看~
2，探究授权认证中间件
在上面的操作中，我们在管道配置了两个中间件。
app.UseAuthentication(); app.UseAuthorization();
app.UseAuthentication(); 的作用是通过 ASP.NET Core 中配置的授权认证，读取客户端中的身份标识(Cookie,Token等)并解析出来，存储到 context.User 中。
app.UseAuthorization(); 的作用是判断当前访问 Endpoint (Controller或Action)是否使用了 [Authorize]以及配置角色或策略，然后校验 Cookie 或 Token 是否有效。
使用特性设置相应通过认证才能访问，一般有以下情况。
// 不适用特性，可以直接访问
public class AController : ControllerBase
{
public string Get() { return "666"; }
}
/// <summary>
/// 整个控制器都需要授权才能访问
/// </summary>
[Authorize]
public class BController : ControllerBase
{
public string Get() { return "666"; }
}
public class CController : ControllerBase
{
// 只有 Get 需要授权
[Authorize]
public string Get() { return "666"; }
public string GetB() { return "666"; }
}
/// <summary>
/// 整个控制器都需要授权，但 Get 不需要
/// </summary>
[Authorize]
public class DController : ControllerBase
{
[AllowAnonymous]
public string Get() { return "666"; }
}
2.1 实现 Token 解析
至于 ASP.NET Core 中，app.UseAuthentication(); 和 app.UseAuthorization(); 的源代码各种使用了一个项目来写，代码比较多。要理解这两个中间件的作用，我们不妨来手动实现他们的功能。
解析出的 Token 是一个 ClaimsPrincipal 对象，将此对象给 context.User 赋值，然后在 API 中可以使用 User 实例来获取用户的信息。
在中间件中，使用下面的代码可以获取客户端请求的 Token 解析。
context.RequestServices.GetRequiredService<IAuthenticationService>().AuthenticateAsync(context, JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme);
那么，我们如何手工从原生的 Http 请求中，解析出来呢？且看我慢慢来分解步骤。
首先创建一个 TestMiddleware 文件，作为中间件使用。
public class TestMiddleware
{
private readonly RequestDelegate _next;
jwtSecurityTokenHandler = new JwtSecurityTokenHandler();
public TestMiddleware(RequestDelegate next)
{
_next = next;
}
public async Task Invoke(HttpContext context)
{
if (context == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(context));
}
// 我们写代码的区域
// 我们写代码的区域
await _next(context);
}
}
2.1.1 从 Http 中获取 Token
下面代码可以中 http 请求中，取得头部的 Token 。
当然，客户端可能没有携带 Token，可能获取结果为 null ，自己加个判断。
贴到代码区域。
string tokenStr = context.Request.Headers["Authorization"].ToString();
Header 的 Authorization 键，是由 Breaer {Token}组成的字符串。
2.1.2 判断是否为有效令牌
拿到 Token 后，还需要判断这个 Token 是否有效。
因为 Authorization 是由 Breaer {Token}组成，所以我们需要去掉前面的 Brear 才能获取 Token。
/// <summary>
/// Token是否是符合要求的标准 Json Web 令牌
/// </summary>
/// <param name="tokenStr"></param>
/// <returns></returns>
public bool IsCanReadToken(ref string tokenStr)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(tokenStr) || tokenStr.Length < 7)
return false;
if (!tokenStr.Substring(0, 6).Equals(Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer.JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme))
return false;
tokenStr = tokenStr.Substring(7);
bool isCan = jwtSecurityTokenHandler.CanReadToken(tokenStr);
return isCan;
}
获得 Token 后，通过 JwtSecurityTokenHandler.CanReadToken(tokenStr); 来判断 Token 是否符合协议规范。
将下面判断贴到代码区域。
if (!IsCanReadToken(ref tokenStr))
return ;
2.1.3 解析 Token
下面代码可以将 Header 的 Authorization 内容转为 JwtSecurityToken 对象。
(截取字符串的方式很多种，喜欢哪个就哪个。。。)
/// <summary>
/// 从Token解密出JwtSecurityToken,JwtSecurityToken : SecurityToken
/// </summary>
/// <param name="tokenStr"></param>
/// <returns></returns>
public JwtSecurityToken GetJwtSecurityToken(string tokenStr)
{
var jwt = jwtSecurityTokenHandler.ReadJwtToken(tokenStr);
return jwt;
}
不过这个 GetJwtSecurityToken 不是我们关注的内容，我们是要获取 Claim。
JwtSecurityToken.Claims
将下面代码贴到代码区域
JwtSecurityToken jst = GetJwtSecurityToken(tokenStr); IEnumerable<Claim> claims = jst.Claims;
2.1.4 生成 context.User
context.User 是一个 ClaimsPrincipal 类型，我们通过解析出的 Claim，生成 ClaimsPrincipal。
JwtSecurityToken jst = GetJwtSecurityToken(tokenStr);
IEnumerable<Claim> claims = jst.Claims;
List<ClaimsIdentity> ci = new List<ClaimsIdentity>() { new ClaimsIdentity(claims) };
context.User = new ClaimsPrincipal(ci);
最终的代码块是这样的
// 我们写代码的区域
string tokenStr = context.Request.Headers["Authorization"].ToString();
string requestUrl = context.Request.Path.Value;
if (!IsCanReadToken(ref tokenStr))
return;
JwtSecurityToken jst = GetJwtSecurityToken(tokenStr);
IEnumerable<Claim> claims = jst.Claims;
List<ClaimsIdentity> ci = new List<ClaimsIdentity>() { new ClaimsIdentity(claims) };
context.User = new ClaimsPrincipal(ci);
var x = new ClaimsPrincipal(ci);
// 我们写代码的区域
2.2 实现校验认证
app.UseAuthentication(); 的大概实现过程已经做出了说明，现在我们来继续实现 app.UseAuthorization(); 中的功能。
继续使用上面的中间件，在原代码块区域添加新的区域。
// 我们写代码的区域 // 我们写的代码块
22.2.1 Endpoint
Endpoint 标识了一个 http 请求所访问的路由信息和 Controller 、Action 及其特性等信息。
[Authorize] 特性继承了 IAuthorizeData。[AllowAnonymous] 特性继承了 IAllowAnonymous。
以下代码可以获取所访问的节点信息。
var endpoint = context.GetEndpoint();
那么如何判断所访问的 Controller 和 Action 是否使用了认证相关的特性？
var authorizeData = endpoint?.Metadata.GetOrderedMetadata<IAuthorizeData>() ?? Array.Empty<IAuthorizeData>();
Metadata 是一个 ASP.NET Core 实现的集合对象，GetOrderedMetadata<T> 可以找出需要的特性信息。
这个集合不会区分是 Contrller 还是 Action 的 [Authorize] 特性。
那么判断 是否有 [AllowAnonymous] 特性，可以这样使用。
if (endpoint?.Metadata.GetMetadata<IAllowAnonymous>() != null)
{
await _next(context);
return;
}
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