ASP.NET Core 身份认证 (Identity、Authentication）

Authentication和Authorization

每每说到身份验证、认证的时候，总不免说提及一下这2个词。他们的看起来非常的相似，但实际上他们是不一样的。

Authentication想要说明白的是 你是谁（你的身份是什么）

Authorization想要说明白的是 你能做什么（得到了什么权限）

但是这两个词通常是要同时存在的。要知道有什么权限前提是知道你是谁。

OAuth2认证

这是最近很流行的认证的标准。要完全理解他的话也要说上一大篇，在这里简单点说明：

第三方网站能够得到认证方提供的身份和授予的权限。就是上面提到的Authorization

说个例子

这里似乎说个栗子会比较好，例如搭乘飞机：

假设你购买了一张南方航空的机票。那么你去坐飞机的时候可能会出现以下场景：

1.到南方航空的柜台checkin。得到一张纸质的，上面有你身份证信息，航班信息。

2.到入站口被检票人员查票。检票员会查看你的机票是否正确，机票身份信息是否与你的身份证信心对应。

3.到VIP休息室等待登机。被服务人员告知你并没有权限进入VIP休息室，原因是购买的是普通票，非贵宾票。

4.登机，入座。空乘人员核对你的航班是否对应当前的航班。

好了，上面的几个场景跟认证是相当的相似。第一步checkin，对应的是认证系统，纸质票就是提供的票据。第二步就相当于你自己的网站，得到了南方航空的认证，只要知道是南方航空颁发的票据，你都认为是有效的。这里也有个特别的地方，就是机场不可能只认南方航空，可能东方航空，春秋航空都认，所以这个也是认证的特点，你的网站是可以同时实现多个具有相同规则的认证方提供的票据。第三步相当于是权限的验证，虽然客户手上是有票据，但由于票据上声明(Claim)的权限并不包含VIP休息室使用。第四步相当于允许的权限，有这个票据，可以指定做某些可做的事情。

为什么要用

现在的服务基本上都是集群的，进行的网络通讯也以无状态请求为主。而OAuth2就很好地能实现单点登录。

就是一个地方登录了，只要使用OAuth2的规范，其他所有使用的服务器都能验证这个授权的正确性。

怎么实现

说了这么多，其实更加多的人是想知道怎么实现吧~

这里会说一下最简单的实现方法。我使用的是asp.net core的实现，会和用asp.net实现的方法有一点区别。但是也有很多相似的地方，例如都是利用中间件来实现的，只需要修改很少一部分就能在asp.net上使用。

整个Demo会包含2个项目：

一个用于认证，颁发票据的服务。

一个是受认证方，用于根据票据提供服务的网站

第一步：生成一个空的asp.net core的项目。在已经具备.net core环境下；

为什么要一个空的项目呢？因为这个项目实在简单，不必要生成一个MVC，我们重点是实现认证。

 在指定的路径下，使用dotnet new web来创建，下面是创建之后的结构在VScode上查看的。可以看到是相当简单的。

可能有些人会有疑问，为什么项目文件是identity.csproj，不是json的后缀。其实是因为dotnet core 1.1已经升级了，为了使用MSBuild。

第二步，要把使用的包引用进来。打开项目文件identity.csproj。然后修改之后的文件如下：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.Web">

  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>netcoreapp1.1</TargetFramework>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <Folder Include="wwwroot" />
  </ItemGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore" Version="1.1.1" />

    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer" Version="1.1.1"/>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Authentication.Cookies" Version="1.1.1"/>
    <PackageReference Include="Microsoft.NETCore.App" Version="1.1.1"/>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Mvc" Version="1.1.1"/>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Routing" Version="1.1.1"/>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Server.Kestrel" Version="1.1.1"/>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Authorization" Version="1.1.1"/>
  </ItemGroup>

</Project>

最后的几个PackageReference就是引用的包了。这里由于没有使用IIS，所以只要引用Kestrel就可以部署了。加完引用包之后，是需要走一下dotnet restore。

完成之后我们继续第三步，重头戏来了，就是做一些认证的配置。代码如下：

public class Startup
    {
        public Startup(IHostingEnvironment env)
        {
        }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        // For more information on how to configure your application, visit https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkID=398940
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddTransient<IUserValidate,UserValidate>();
        }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory loggerFactory)
        {
            loggerFactory.AddConsole();

            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }

            string secretKey = "encrypt_the_validate_site_key";
            var signingKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(secretKey));
            var options = new TokenGenerateOption
            {
                Path = "/token",
                Audience = "http://validateSite.woailibian.com",
                Issuer = "http://thisSite.woailibian.com",
                SigningCredentials = new SigningCredentials(signingKey, SecurityAlgorithms.HmacSha256),
                Expiration = TimeSpan.FromMinutes(15),
            };
            var userValidate = app.ApplicationServices.GetService<IUserValidate>();
            // var userValidate = new UserValidate();

            var tokenGenerator = new TokenGenerator(options, userValidate);
            app.Map(options.Path, tokenGenerator.GenerateToken);

            app.Run(async (context) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("This Service only use for authentication! ");
            });
        }

        class UserValidate : IUserValidate
        {
            public UserModel GetUserByContext(string userName, string password)
            {
                UserModel rct = null;
                if (userName == "moto" && password == "P@sw0rd123")
                {
                    rct = new UserModel { UserName = userName, UniqueId = "1234567890" };
                }

                return rct;
            }
        }
    }

这里有必要解释一下，我们从24行开始。SecretKey这里是一条key，应该是认证方需要对使用方公开的信息。这里的字符要进行UTF转换。

Path指的是通过认证方的哪一个地址进行认证，其他地址则会忽略。

Audience是使用方的信息，认证只有有可能是重定向地址。Issuer是认证方自己的信息，可以理解为拍照、商标（例如上面例子说道的南方航空票据上南航的商标）。

Expiration是指token的有效时间

tokenGenerator是我们自己建的生成token的类。

app.Map是asp.net core中间件的特性，只根据指定的地址进行处理,并且具体的执行的方法是tokenGenerator的GenerateToken。

app.Run也是asp.net core的特性，这里意思是任何请求，只要上层没有做处理，都会走到这。

第四步，建立TokenGenerator。

public class TokenGenerator
    {
        TokenGenerateOption _Option;

        public IUserValidate UserValidator { get; private set; }
        public TokenGenerator(TokenGenerateOption option, IUserValidate validator)
        {
            _Option = option;
            UserValidator = validator;
        }

        async Task BadRequest(HttpContext context, string msg)
        {
            context.Response.StatusCode = 400;
            await context.Response.WriteAsync(msg);
        }

        internal void GenerateToken(IApplicationBuilder app)
        {
            app.Run(async context =>
            {
                if (!context.Request.Method.Equals("POST") || !context.Request.HasFormContentType)
                {
                    await BadRequest(context,"format not corrent");
                    return;
                }

                var username = context.Request.Form["username"];
                var password = context.Request.Form["password"];

                var userModel = UserValidator?.GetUserByContext(username, password);
                if (userModel == null)
                {
                    await BadRequest(context, "Invalid username or password.");
                    return;
                }

                var now = DateTime.UtcNow;
                var claims = new Claim[]
                {
                    new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Sub, userModel.UniqueId),
                    new Claim(JwtRegisteredClaimNames.UniqueName,userModel.UserName),
                    new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Jti, Guid.NewGuid().ToString()),
                    new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Iat, now.ToString(), ClaimValueTypes.Integer64)
                };

                var jwt = new JwtSecurityToken(_Option.Issuer, _Option.Audience, claims, now, now.Add(_Option.Expiration), _Option.SigningCredentials);
                var encodedJwt = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(jwt);

                var response = new
                {
                    access_token = encodedJwt,
                    expires_in = (int)_Option.Expiration.TotalSeconds,
                };

                // Serialize and return the response
                context.Response.ContentType = "application/json";
                string responseStr = JsonConvert.SerializeObject(response, new JsonSerializerSettings { Formatting = Formatting.Indented });
                await context.Response.WriteAsync(responseStr);
            });
        }

    }

GenerateToken里面继续使用app.Run这个特性。

之后必须判断是否是POST的方式，并且请求的content-type是否是form（这里是OAuth2的标准）

之后通过UserValidator用于验证用户的账号密码是否正确。通过验证之后的结果，来生成指定的Claim。

通过JwtSecurityToken来生成整个token的实体，并且进行Encode成一个字符串。

最终通过json序列化自己定义的一个匿名类。

看了前面两段代码，是还漏了一个接口，两个实体的。下面是他们的代码

    public interface IUserValidate
    {
        UserModel GetUserByContext(string userName,string password);
    }

    public class UserModel
    {
        public string UserName { get; set; }

        public string UniqueId { get; set; }
    }

    public class TokenGenerateOption
    {
        public string Path { get; set; }

        public string Issuer { get; set; }

        public string Audience { get; set; }

        public TimeSpan Expiration { get; set; }10 
        public SigningCredentials SigningCredentials { get; set; }
    }

好了，identity（认证方）的项目基本上编码方面已经完成了。下面是现在的结构：

试一试

用dotnet run跑起来。之后用一些工具测试，例如Postman等等。下面是结果，可以看到有access_token和过期时间

去https://jwt.io验证，下面可以看到验证时解释了里面的内容。其实通过这个例子也想说明，其实认证方和接受方其实是没有通讯的，也能进行token的解密。

这可以解决多服务集群的单点登录问题。

写到这里本来是想做个使用方的demo，但是发现篇幅已经很长了。所以留到下一篇文章。

如果有经验的朋友看着这些代码，应该会觉得很丑陋。怎么这么粗糙地实现了，代码耦合度很高，并且无法做成一个类库，然后应用到不同的项目中。

其实这个是我专门做成这样的，为了用最简单粗暴的方法入门。OAuth2还有很多需要讲述的知识点，例如Refresh_token，配置文件公开等等。

这里主要是简述原理，做个演示。之后我会写一个事例，完全通过中间件实现的，这样包装之后就能多次应用了。

题外话：

最近在维护一个旧项目，里面的代码真的太恶心了。每个类都有5000行以上，10行重复的代码起码有20次。平均一个方法400行，里面通篇的region...

变量用拼音就算了，还用拼音缩写，还用中文....

里面能看到很多流行的模式，单例、工厂、仓储、Leader-Following等等。但是怎么说呢，觉得还是不要用好了~

单例里面的构造函数是public的，而且外面还真有地方实例化了。。。

工厂里面有很多的公共变量，而且这些变量在不同情境是要做不同的变化的。。。

仓储里面并没有具体的实现方法，是有几个Find，update，delete的方法。然后重点是。。。sql语句是在仓储之外写的，还有是linq也是。。。

Leader-Following这个写了根本没有，已经算最好的了。

话说虽然编码是为了给计算机识别，但是写代码的那个人也是说的人话，请在代码中写出人话！不然除了电脑，谁能看得懂！

说的人话，不是说要加多少注释，其实好的代码，一个屏幕页面，看到3、5个注释才是好的。因为别人光看代码行就懂了！