详解ASP.NET Core Token认证

令牌认证（Token Authentication）已经成为单页应用（SPA）和移动应用事实上的标准。即使是传统的B/S应用也能利用其优点。优点很明白：极少的服务端数据管理、可扩展性、可以使用单独的认证服务器和应用服务器分离。

如果你对令牌（token）不是太了解，可以看这篇文章（ overview of token authentication and JWTs）

令牌认证在asp.net core中集成。其中包括保护Bearer Jwt的路由功能，但是移除了生成token和验证token的部分，这些可以自定义或者使用第三方库来实现，得益于此，MVC和Web api项目可以使用令牌认证，而且很简单。下面将一步一步实现，代码可以在（ 源码）下载。

ASP.NET Core令牌验证

首先，背景知识：认证令牌，例如JWTs，是通过http 认证头传递的，例如：

GET /foo
Authorization: Bearer [token]

令牌可以通过浏览器cookies。传递方式是header或者cookies取决于应用和实际情况，对于移动app，使用headers，对于web，推荐在html5 storage中使用cookies，来防止xss攻击。

asp.net core对jwts令牌的验证很简单，特别是你通过header传递。

1、生成 SecurityKey，这个例子，我生成对称密钥验证jwts通过HMAC-SHA256加密方式，在startup.cs中：

// secretKey contains a secret passphrase only your server knows
var secretKey = "mysupersecret_secretkey!123";
var signingKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.ASCII.GetBytes(secretKey));

验证 header中传递的JWTs

在 Startup.cs中，使用Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer中的UseJwtBearerAuthentication 方法获取受保护的api或者mvc路由有效的jwt。

var tokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
{
// The signing key must match!
ValidateIssuerSigningKey = true,
IssuerSigningKey = signingKey,
// Validate the JWT Issuer (iss) claim
ValidateIssuer = true,
ValidIssuer = "ExampleIssuer",
// Validate the JWT Audience (aud) claim
ValidateAudience = true,
ValidAudience = "ExampleAudience",
// Validate the token expiry
ValidateLifetime = true,
// If you want to allow a certain amount of clock drift, set that here:
ClockSkew = TimeSpan.Zero
};
app.UseJwtBearerAuthentication(new JwtBearerOptions
{
AutomaticAuthenticate = true,
AutomaticChallenge = true,
TokenValidationParameters = tokenValidationParameters
});

通过这个中间件，任何[Authorize]的请求都需要有效的jwt：

签名有效；

过期时间；

有效时间；

Issuer 声明等于“ExampleIssuer”

订阅者声明等于 “ExampleAudience”

如果不是合法的JWT，请求终止，issuer声明和订阅者声明不是必须的，它们用来标识应用和客户端。

在cookies中验证JWTs

ASP.NET Core中的cookies 认证不支持传递jwt。需要自定义实现 ISecureDataFormat接口的类。现在，你只是验证token，不是生成它们，只需要实现Unprotect方法，其他的交给System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityTokenHandler这个类处理。

using System;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Security.Claims;
using Microsoft.AspNetCore.Authentication;
using Microsoft.AspNetCore.Http.Authentication;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
namespace SimpleTokenProvider
{
public class CustomJwtDataFormat : ISecureDataFormat<AuthenticationTicket>
{
private readonly string algorithm;
private readonly TokenValidationParameters validationParameters;
public CustomJwtDataFormat(string algorithm, TokenValidationParameters validationParameters)
{
this.algorithm = algorithm;
this.validationParameters = validationParameters;
}
public AuthenticationTicket Unprotect(string protectedText)
=> Unprotect(protectedText, null);
public AuthenticationTicket Unprotect(string protectedText, string purpose)
{
var handler = new JwtSecurityTokenHandler();
ClaimsPrincipal principal = null;
SecurityToken validToken = null;
try
{
principal = handler.ValidateToken(protectedText, this.validationParameters, out validToken);
var validJwt = validToken as JwtSecurityToken;
if (validJwt == null)
{
throw new ArgumentException("Invalid JWT");
}
if (!validJwt.Header.Alg.Equals(algorithm, StringComparison.Ordinal))
{
throw new ArgumentException($"Algorithm must be '{algorithm}'");
}
// Additional custom validation of JWT claims here (if any)
}
catch (SecurityTokenValidationException)
{
return null;
}
catch (ArgumentException)
{
return null;
}
// Validation passed. Return a valid AuthenticationTicket:
return new AuthenticationTicket(principal, new AuthenticationProperties(), "Cookie");
}
// This ISecureDataFormat implementation is decode-only
public string Protect(AuthenticationTicket data)
{
throw new NotImplementedException();
}
public string Protect(AuthenticationTicket data, string purpose)
{
throw new NotImplementedException();
}
}
}

在startup.cs中调用

var tokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
{
// The signing key must match!
ValidateIssuerSigningKey = true,
IssuerSigningKey = signingKey,
// Validate the JWT Issuer (iss) claim
ValidateIssuer = true,
ValidIssuer = "ExampleIssuer",
// Validate the JWT Audience (aud) claim
ValidateAudience = true,
ValidAudience = "ExampleAudience",
// Validate the token expiry
ValidateLifetime = true,
// If you want to allow a certain amount of clock drift, set that here:
ClockSkew = TimeSpan.Zero
};
app.UseCookieAuthentication(new CookieAuthenticationOptions
{
AutomaticAuthenticate = true,
AutomaticChallenge = true,
AuthenticationScheme = "Cookie",
CookieName = "access_token",
TicketDataFormat = new CustomJwtDataFormat(
SecurityAlgorithms.HmacSha256,
tokenValidationParameters)
});

如果请求中包含名为access_token的cookie验证为合法的JWT，这个请求就能返回正确的结果，如果需要，你可以加上额外的jwt chaims,或者复制jwt chaims到ClaimsPrincipal在CustomJwtDataFormat.Unprotect方法中，上面是验证token，下面将在asp.net core中生成token。

ASP.NET Core生成Tokens

在asp.net 4.5中，这个UseOAuthAuthorizationServer中间件可以轻松的生成tokens，但是在asp.net core取消了，下面写一个简单的token生成中间件，最后，有几个现成解决方案的链接，供你选择。

简单的token生成节点

首先，生成 POCO保存中间件的选项. 生成类：TokenProviderOptions.cs

using System;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
namespace SimpleTokenProvider
{
public class TokenProviderOptions
{
public string Path { get; set; } = "/token";
public string Issuer { get; set; }
public string Audience { get; set; }
public TimeSpan Expiration { get; set; } = TimeSpan.FromMinutes(5);
public SigningCredentials SigningCredentials { get; set; }
}
}

现在自己添加一个中间件，asp.net core 的中间件类一般是这样的：

using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Security.Claims;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.Extensions.Options;
using Newtonsoft.Json;
namespace SimpleTokenProvider
{
public class TokenProviderMiddleware
{
private readonly RequestDelegate _next;
private readonly TokenProviderOptions _options;
public TokenProviderMiddleware(
RequestDelegate next,
IOptions<TokenProviderOptions> options)
{
_next = next;
_options = options.Value;
}
public Task Invoke(HttpContext context)
{
// If the request path doesn't match, skip
if (!context.Request.Path.Equals(_options.Path, StringComparison.Ordinal))
{
return _next(context);
}
// Request must be POST with Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
if (!context.Request.Method.Equals("POST")
|| !context.Request.HasFormContentType)
{
context.Response.StatusCode = 400;
return context.Response.WriteAsync("Bad request.");
}
return GenerateToken(context);
}
}
}

这个中间件类接受TokenProviderOptions作为参数，当有请求且请求路径是设置的路径（token或者api/token），Invoke方法执行，token节点只对 POST请求而且包括form-urlencoded内容类型（Content-Type: application/x-www-form-urlencoded），因此调用之前需要检查下内容类型。

最重要的是GenerateToken，这个方法需要验证用户的身份，生成jwt，传回jwt：

private async Task GenerateToken(HttpContext context)
{
var username = context.Request.Form["username"];
var password = context.Request.Form["password"];
var identity = await GetIdentity(username, password);
if (identity == null)
{
context.Response.StatusCode = 400;
await context.Response.WriteAsync("Invalid username or password.");
return;
}
var now = DateTime.UtcNow;
// Specifically add the jti (random nonce), iat (issued timestamp), and sub (subject/user) claims.
// You can add other claims here, if you want:
var claims = new Claim[]
{
new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Sub, username),
new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Jti, Guid.NewGuid().ToString()),
new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Iat, ToUnixEpochDate(now).ToString(), ClaimValueTypes.Integer64)
};
// Create the JWT and write it to a string
var jwt = new JwtSecurityToken(
issuer: _options.Issuer,
audience: _options.Audience,
claims: claims,
notBefore: now,
expires: now.Add(_options.Expiration),
signingCredentials: _options.SigningCredentials);
var encodedJwt = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(jwt);
var response = new
{
access_token = encodedJwt,
expires_in = (int)_options.Expiration.TotalSeconds
};
// Serialize and return the response
context.Response.ContentType = "application/json";
await context.Response.WriteAsync(JsonConvert.SerializeObject(response, new JsonSerializerSettings { Formatting = Formatting.Indented }));
}

大部分代码都很官方，JwtSecurityToken 类生成jwt，JwtSecurityTokenHandler将jwt编码，你可以在claims中添加任何chaims。验证用户身份只是简单的验证，实际情况肯定不是这样的，你可以集成 identity framework或者其他的，对于这个实例只是简单的硬编码：

private Task<ClaimsIdentity> GetIdentity(string username, string password)
{
// DON'T do this in production, obviously!
if (username == "TEST" && password == "TEST123")
{
return Task.FromResult(new ClaimsIdentity(new System.Security.Principal.GenericIdentity(username, "Token"), new Claim[] { }));
}
// Credentials are invalid, or account doesn't exist
return Task.FromResult<ClaimsIdentity>(null);
}

添加一个将DateTime生成timestamp的方法：

public static long ToUnixEpochDate(DateTime date)
=> (long)Math.Round((date.ToUniversalTime() - new DateTimeOffset(1970, 1, 1, 0, 0, 0, TimeSpan.Zero)).TotalSeconds);

现在，你可以将这个中间件添加到startup.cs中了：

using System.Text;
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using Microsoft.Extensions.Options;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
namespace SimpleTokenProvider
{
public partial class Startup
{
public Startup(IHostingEnvironment env)
{
var builder = new ConfigurationBuilder()
.AddJsonFile("appsettings.json", optional: true);
Configuration = builder.Build();
}
public IConfigurationRoot Configuration { get; set; }
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddMvc();
}
// The secret key every token will be signed with.
// In production, you should store this securely in environment variables
// or a key management tool. Don't hardcode this into your application!
private static readonly string secretKey = "mysupersecret_secretkey!123";
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory loggerFactory)
{
loggerFactory.AddConsole(LogLevel.Debug);
loggerFactory.AddDebug();
app.UseStaticFiles();
// Add JWT generation endpoint:
var signingKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.ASCII.GetBytes(secretKey));
var options = new TokenProviderOptions
{
Audience = "ExampleAudience",
Issuer = "ExampleIssuer",
SigningCredentials = new SigningCredentials(signingKey, SecurityAlgorithms.HmacSha256),
};
app.UseMiddleware<TokenProviderMiddleware>(Options.Create(options));
app.UseMvc();
}
}
}

测试一下，推荐使用chrome 的postman：

POST /token
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
username=TEST&password=TEST123

结果：
OK

Content-Type: application/json
 
{
  "access_token": "eyJhb...",
  "expires_in": 300
}

你可以使用jwt工具查看生成的jwt内容。如果开发的是移动应用或者单页应用，你可以在后续请求的header中存储jwt，如果你需要在cookies中存储的话，你需要对代码修改一下，需要将返回的jwt字符串添加到cookie中。
测试下：

其他方案

下面是比较成熟的项目，可以在实际项目中使用：

• AspNet.Security.OpenIdConnect.Server – ASP.NET 4.x的验证中间件。
• OpenIddict – 在identity上添加OpenId验证。
• IdentityServer4 – .NET Core认证中间件（现在测试版本）。

下面的文章可以让你更加的了解认证：

• Overview of Token Authentication Features
• How Token Authentication Works in Stormpath
• Use JWTs the Right Way!
  

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。

您可能感兴趣的文章:

• win10下ASP.NET Core部署环境搭建步骤
• .NET Core Windows环境安装配置教程
• 简单谈谈.NET Core跨平台开发
• 在IIS上部署ASP.NET Core项目的图文方法
• Asp.Net Core控制器如何接收原始请求正文内容详解