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  • ASP.Net Core 3.1 中使用JWT认证【转】

    ASP.Net Core 3.1 中使用JWT认证【转】

    JWT认证简单介绍

    关于Jwt的介绍网上很多,此处不在赘述,我们主要看看jwt的结构。

    JWT主要由三部分组成,如下:

    HEADER.PAYLOAD.SIGNATURE
    

    HEADER包含token的元数据,主要是加密算法,和签名的类型,如下面的信息,说明了

    加密的对象类型是JWT,加密算法是HMAC SHA-256

    {"alg":"HS256","typ":"JWT"}
    

    然后需要通过BASE64编码后存入token中

    eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9    
    

    Payload主要包含一些声明信息(claim),这些声明是key-value对的数据结构。

    通常如用户名,角色等信息,过期日期等,因为是未加密的,所以不建议存放敏感信息。

    {"http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/name":"admin","exp":1578645536,"iss":"webapi.cn","aud":"WebApi"}
    

    也需要通过BASE64编码后存入token中

    eyJodHRwOi8vc2NoZW1hcy54bWxzb2FwLm9yZy93cy8yMDA1LzA1L2lkZW50aXR5L2NsYWltcy9uYW1lIjoiYWRtaW4iLCJleHAiOjE1Nzg2NDU1MzYsImlzcyI6IndlYmFwaS5jbiIsImF1ZCI6IldlYkFwaSJ9 
    

    Signaturejwt要符合jws(Json Web Signature)的标准生成一个最终的签名。把编码后的Header和Payload信息加在一起,然后使用一个强加密算法,如 HmacSHA256,进行加密。HS256(BASE64(Header).Base64(Payload),secret)

    2_akEH40LR2QWekgjm8Tt3lesSbKtDethmJMo_3jpF4
    

    最后生成的token如下

    eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJodHRwOi8vc2NoZW1hcy54bWxzb2FwLm9yZy93cy8yMDA1LzA1L2lkZW50aXR5L2NsYWltcy9uYW1lIjoiYWRtaW4iLCJleHAiOjE1Nzg2NDU1MzYsImlzcyI6IndlYmFwaS5jbiIsImF1ZCI6IldlYkFwaSJ9.2_akEH40LR2QWekgjm8Tt3lesSbKtDethmJMo_3jpF4
    

    开发环境

    框架:asp.net 3.1

    IDE:VS2019

    ASP.NET 3.1 Webapi中使用JWT认证

    命令行中执行执行以下命令,创建webapix项目:

    dotnet new webapi -n Webapi -o WebApi
    

    特别注意的时,3.x默认是没有jwt的Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer库的,所以需要手动添加NuGet Package,切换到项目所在目录,执行 .net cli命令

    dotnet add package Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer --version 3.1.0
    

    创建一个简单的POCO类,用来存储签发或者验证jwt时用到的信息

    using Newtonsoft.Json;
    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Threading.Tasks;
    
    namespace Webapi.Models
    
    {
        public class TokenManagement
        {
            [JsonProperty("secret")]
            public string Secret { get; set; }
    
            [JsonProperty("issuer")]
            public string Issuer { get; set; }
    
            [JsonProperty("audience")]
            public string Audience { get; set; }
    
            [JsonProperty("accessExpiration")]
            public int AccessExpiration { get; set; }
    
            [JsonProperty("refreshExpiration")]
            public int RefreshExpiration { get; set; }
        }
    }
    

    然后在 appsettings.Development.json 增加jwt使用到的配置信息(如果是生成环境在appsettings.json添加即可)

    "tokenManagement": {
            "secret": "123456",
            "issuer": "webapi.cn",
            "audience": "WebApi",
            "accessExpiration": 30,
            "refreshExpiration": 60
        }
    

    然后再startup类的ConfigureServices方法中增加读取配置信息

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
            {
                services.AddControllers();
                services.Configure<TokenManagement>(Configuration.GetSection("tokenManagement"));
                var token = Configuration.GetSection("tokenManagement").Get<TokenManagement>();
    
            }
    

    到目前为止,我们完成了一些基础工作,下面再webapi中注入jwt的验证服务,并在中间件管道中启用authentication中间件。

    startup类中要引用jwt验证服务的命名空间

    using Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer;
    using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
    

    然后在ConfigureServices方法中添加如下逻辑

    services.AddAuthentication(x =>
                {
                    x.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
                    x.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
                }).AddJwtBearer(x =>
                {
                    x.RequireHttpsMetadata = false;
                    x.SaveToken = true;
                    x.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
                    {
                        ValidateIssuerSigningKey = true,
                        IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.ASCII.GetBytes(token.Secret)),
                        ValidIssuer = token.Issuer,
                        ValidAudience = token.Audience,
                        ValidateIssuer = false,
                        ValidateAudience = false
                    };
                });
    

    Configure方法中启用验证

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
            {
                if (env.IsDevelopment())
                {
                    app.UseDeveloperExceptionPage();
                }
    
                app.UseHttpsRedirection();
    
                app.UseAuthentication();
                app.UseRouting();
    
                app.UseAuthorization();
    
                app.UseEndpoints(endpoints =>
                {
                    endpoints.MapControllers();
                });
            }
    

    上面完成了JWT验证的功能,下面就需要增加签发token的逻辑。我们需要增加一个专门用来用户认证和签发token的控制器,命名成AuthenticationController,同时增加一个请求的DTO类

    public class LoginRequestDTO
        {
            [Required]
            [JsonProperty("username")]
            public string Username { get; set; }
    
    
            [Required]
            [JsonProperty("password")]
            public string Password { get; set; }
        }
    [Route("api/[controller]")]
        [ApiController]
        public class AuthenticationController : ControllerBase
        {
            [AllowAnonymous]
             [HttpPost, Route("requestToken")]
            public ActionResult RequestToken([FromBody] LoginRequestDTO request)
            {
                if (!ModelState.IsValid)
                {
                    return BadRequest("Invalid Request");
                }
    
                return Ok();
    
            }
        }
    

    目前上面的控制器只实现了基本的逻辑,下面我们要创建签发token的服务,去完成具体的业务。第一步我们先创建对应的服务接口,命名为IAuthenticateService

    public interface IAuthenticateService
        {
            bool IsAuthenticated(LoginRequestDTO request, out string token);
        }
    

    接下来,实现接口

    public class TokenAuthenticationService : IAuthenticateService
        {
            public bool IsAuthenticated(LoginRequestDTO request, out string token)
            {
                throw new NotImplementedException();
            }
        }
    

    StartupConfigureServices方法中注册服务

    services.AddScoped<IAuthenticateService, TokenAuthenticationService>();
    

    在Controller中注入IAuthenticateService服务,并完善action

    public class AuthenticationController : ControllerBase
        {
            private readonly IAuthenticateService _authService;
            public AuthenticationController(IAuthenticateService authService)
            {
                this._authService = authService;
            }
            [AllowAnonymous]
             [HttpPost, Route("requestToken")]
            public ActionResult RequestToken([FromBody] LoginRequestDTO request)
            {
                if (!ModelState.IsValid)
                {
                    return BadRequest("Invalid Request");
                }
    
                string token;
                if (_authService.IsAuthenticated(request, out token))
                {
                    return Ok(token);
                }
    
                return BadRequest("Invalid Request");
    
            }
        }
    

    正常情况,我们都会根据请求的用户和密码去验证用户是否合法,需要连接到数据库获取数据进行校验,我们这里为了方便,假设任何请求的用户都是合法的。

    这里单独加个用户管理的服务,不在IAuthenticateService这个服务里面添加相应逻辑,主要遵循了职责单一原则。首先和上面一样,创建一个服务接口IUserService

    public interface IUserService
        {
            bool IsValid(LoginRequestDTO req);
        }
    

    实现IUserService接口

    public class UserService : IUserService
        {
            //模拟测试,默认都是人为验证有效
            public bool IsValid(LoginRequestDTO req)
            {
                return true;
            }
        }
    

    同样注册到容器中

    services.AddScoped<IUserService, UserService>();
    

    接下来,就要完善TokenAuthenticationService签发token的逻辑,首先要注入IUserService 和 TokenManagement,然后实现具体的业务逻辑,这个token的生成还是使用的Jwt的类库提供的api,具体不详细描述。

    特别注意下TokenManagement的注入是已IOptions的接口类型注入的,还记得在Startpup中吗?我们是通过配置项的方式注册TokenManagement类型的。

     public class TokenAuthenticationService : IAuthenticateService
        {
            private readonly IUserService _userService;
            private readonly TokenManagement _tokenManagement;
            public TokenAuthenticationService(IUserService userService, IOptions<TokenManagement> tokenManagement)
            {
                _userService = userService;
                _tokenManagement = tokenManagement.Value;
            }
            public bool IsAuthenticated(LoginRequestDTO request, out string token)
            {
                token = string.Empty;
                if (!_userService.IsValid(request))
                    return false;
                var claims = new[]
                {
                    new Claim(ClaimTypes.Name,request.Username)
                };
                var key = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(_tokenManagement.Secret));
                var credentials = new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256);
                var jwtToken = new JwtSecurityToken(_tokenManagement.Issuer, _tokenManagement.Audience, claims, expires: DateTime.Now.AddMinutes(_tokenManagement.AccessExpiration), signingCredentials: credentials);
    
                token = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(jwtToken);
    
                return true;
    
            }
        }
    

    准备好测试试用的APi,打上Authorize特性,表明需要授权!

    [ApiController]
        [Route("[controller]")]
        [Authorize]
        public class WeatherForecastController : ControllerBase
        {
            private static readonly string[] Summaries = new[]
            {
                "Freezing", "Bracing", "Chilly", "Cool", "Mild", "Warm", "Balmy", "Hot", "Sweltering", "Scorching"
            };
    
            private readonly ILogger<WeatherForecastController> _logger;
    
            public WeatherForecastController(ILogger<WeatherForecastController> logger)
            {
                _logger = logger;
            }
    
            [HttpGet]
            public IEnumerable<WeatherForecast> Get()
            {
                var rng = new Random();
                return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast
                {
                    Date = DateTime.Now.AddDays(index),
                    TemperatureC = rng.Next(-20, 55),
                    Summary = Summaries[rng.Next(Summaries.Length)]
                })
                .ToArray();
            }
        }
    

    支持我们可以测试验证了,我们可以使用postman来进行http请求,先启动http服务,获取url,先测试一个访问需要授权的接口,但没有携带token信息,返回是401,表示未授权

    img

    下面我们先通过认证接口,获取token,居然报错,查询了下,发现HS256算法的秘钥长度最新为128位,转换成字符至少16字符,之前设置的秘钥是123456,所以导致异常。

    System.ArgumentOutOfRangeException: IDX10603: Decryption failed. Keys tried: 'HS256'. Exceptions caught: '128'. token: '48' (Parameter 'KeySize') at
    

    更新秘钥

     "tokenManagement": {
            "secret": "123456123456123456",
            "issuer": "webapi.cn",
            "audience": "WebApi",
            "accessExpiration": 30,
            "refreshExpiration": 60
        }
    

    重新发起请求,成功获取token

    eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJodHRwOi8vc2NoZW1hcy54bWxzb2FwLm9yZy93cy8yMDA1LzA1L2lkZW50aXR5L2NsYWltcy9uYW1lIjoiYWRtaW4iLCJleHAiOjE1Nzg2NDUyMDMsImlzcyI6IndlYmFwaS5jbiIsImF1ZCI6IldlYkFwaSJ9.AehD8WTAnEtklof2OJsvg0U4_o8_SjdxmwUjzAiuI-o
    

    img

    把token带到之前请求的api中,重新测试,成功获取数据
    img

    总结

    基于token的认证方式,让我们构建分布式/松耦合的系统更加容易。任何地方生成的token,只有拥有相同秘钥,就可以再任何地方进行签名校验。

    当然要用好jwt认证方式,还有其他安全细节需要处理,比如palyload中不能存放敏感信息,使用https的加密传输方式等等,可以根据业务实际需要再进一步安全加固!

    同时我们也发现使用token,就可以摆脱cookie的限制,所以JWT是移动app开发的首选!

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