.NET CORE Authentication Authorization

.NET CORE 鉴权

基础信息

1.什么是鉴权授权？

鉴权是验证用户是否拥有访问系统的权利，授权是判断用户是否有权限做一些其他操作。

2.传统的Session 和Cookie

主要用于无状态请求下的的用户身份识别，只不过Session将信息存储在服务端，Cookie将信息存储在客户端。

Session

在客户端第一次进行访问时,服务端会生成一个Session id返回到客户端
客户端将Session id存储在本地Cookie后续请求都带上这个id
服务端从接收到的请求中根据Session id在自己存储的信息中去识别客户端信息

Cookie

在客户端访问服务器时,服务端会在响应中颁发一个Cookie
客户端会把cookie存储，当再访问服务端时会将cookie和请求一并提交
服务端会检查cookie识别客户端，并也可以根据需要修改cookie的内容

3.存在的问题

在分布式或集群系统中使用Session

假设现在服务器为了更好的承载和容灾将系统做了分布式和集群，也就是有了N个服务端，那是不是每一个服务端都要具有对每一个客户端的Session或者Cookie的识别能力呢？

其实我们可以使用Session共享的方式用于Session的识别，通常每一个分布式系统都由不同的人负责或者跨网络，做Session共享可能会存在诸多业务因素的影响，就算实现了系统可能也会越来越重？像这种我们可以使用Token校验的方式，每一个客户端登录去向统一的鉴权平台发起,由鉴权平台颁发一个Token,然后后续各个系统的请求都带上这个Token。

4.Token

Token是服务端生成的一串字符串，以作客户端进行请求的一个令牌。

执行步骤

用户向统一的鉴权系统发起用户名和密码的校验
校验通过后会颁发一个经过签名的Token,用户就拿着颁发的Token去访问其他三方系统
三方系统根据对应的加密方式，使用秘钥解密Token以验证合法性,也可以直接请求鉴权授权系统验证当前Token的合法性（除非自己内部系统），

.NET Core中鉴权

Authentication: 鉴定身份信息，例如用户有没有登录，用户基本信息
Authorization: 判定用户有没有权限

1.常规的Cookie+Filter模式

1.基本思路

1.在控制器中登录传入用户名密码，然后写入HttpContext.Response.Cookies。

2.定义IAuthorizationFilter拦截器，用于验证是否有Cookie信息。

2.实现方式

1.在Startup中注入鉴权服务和Cookie服务

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
	services.AddAuthentication().AddCookie();
}

2.实现自定义拦截器，并在控制器上方标记，以确保调用接口前被拦截，并实施鉴权

public class CustomAuthorizationFilterAttribute : Attribute, IAuthorizationFilter
 {
     public void OnAuthorization(AuthorizationFilterContext context)
     {
          //如果控制器上被AllowAnonymousAttribute特性标记，则不检查
         if (context.ActionDescriptor.EndpointMetadata.Any(item => item is AllowAnonymousAttribute))
         {
             return;
         }
         //获取Cookie中的用户信息
         string sUser = context.HttpContext.Request.Cookies["CurrentUser"];
         //如果没有Cookie直接跳到登录页面，否则就通过
         if (sUser == null)
         {
             context.Result = new RedirectResult("~/Home/Login");
         }
        return;
     }
 }

3.实现登录写入Cookie

[AllowAnonymous]
public IActionResult Login(string name, string password)
{
	//用户名密码不正确直接返回
    if (!"Admin".Equals(name) || !"123456".Equals(name))
    {
       return new JsonResult(new{ Result = false,Message = "登录失败" });
    }

	//通过校验向Cookie中写入信息
	base.HttpContext.Response.Cookies.Append("CurrentUser", "Admin", new CookieOptions()
    {
       Expires = DateTime.UtcNow.AddMinutes(30);
   	});
  	return new JsonResult(new{ Result = true,Message = "登录成功"});
}

2.NET Core中提供的鉴权基本介绍

在.NetCore中将鉴权和授权，分别以app.UseAuthentication()和app.UseAuthorization() 这2个不同的中间件来实现，完成鉴权主要由HttpContext的扩展类AuthenticationHttpContextExtensions中提供的方法来完成的，不用自己在手动写Cookie或者Session。

HttpContext.SignInAsync();
HttpContext.AuthenticateAsync();
HttpContext.SignOutAsync();
HttpContext.ChallengeAsync();
HttpContext.ForbidAsync();

1.其实最终调用的是实现了IAuthenticationService提供的5个核心接口方法，我们是怎么知道的呢？

public interface IAuthenticationService
 {
   //查询鉴权
   Task<AuthenticateResult> AuthenticateAsync(HttpContext context, string scheme);
   //登录写入鉴权凭证
   Task SignInAsync(HttpContext context, string scheme, ClaimsPrincipal principal, AuthenticationProperties properties);
   //退出登录清理凭证
   Task SignOutAsync(HttpContext context, string scheme, AuthenticationProperties properties);
   Task ChallengeAsync(HttpContext context, string scheme, AuthenticationProperties properties);
   //禁止指定的身份验证方案
   Task ForbidAsync(HttpContext context, string scheme, AuthenticationProperties properties);
 }

2.我们根据Startup类中，找到注册服务时的services.AddAuthentication()源码，查找对应源码不难发现，其实是往IOC中注册了几个接口

注入接口名称	介绍
IAuthenticationHandlerProvider	负责对用户凭证的验证，提供IAuthenticationHandler处理器给IAuthenticationService用于处理鉴权请求，可以实现IAuthenticationHandler自定义处理器
IAuthenticationSchemeProvider	选择标识使用的是哪种认证方式及策略，用于映射IAuthenticationHandler的选择
IAuthenticationService	提供鉴权统一认证的5个核心业务接口

3 .我们首先找到IAuthenticationService实现类AuthenticationService中的SignInAsync方法，结合IAuthenticationHandlerProvider 和IAuthenticationSchemeProvider得到一个IAuthenticationHandler。
4.最终将鉴权写入和读取都由IAuthenticationHandler它的实例来完成，至于实例的选择根据用户来决定，在注入时使用AddCookie()就会注入一个CookieAuthenticationHandler，如果使用AddJwtBearer()那就会注入一个JwtBearerHandler

甚至我们可以自定义实现IAuthenticationHandler的鉴权处理器

3.自定义IAuthenticationHandler

根据上面的内容，我们自己来扩展一个自己的IAuthenticationHandler，简单的理解一下

1.继承接口IAuthenticationHandler, IAuthenticationSignInHandler, IAuthenticationSignOutHandler 实现5个接口

public class CustomAuthenticationHandler : IAuthenticationHandler, IAuthenticationSignInHandler, IAuthenticationSignOutHandler
{
    public AuthenticationScheme Scheme { get; private set; }
    protected HttpContext Context { get; private set; }

    public Task InitializeAsync(AuthenticationScheme scheme, HttpContext context)
    {
        Scheme = scheme;
        Context = context;
        return Task.CompletedTask;
    }

    public async Task<AuthenticateResult> AuthenticateAsync()
    {
        var cookie = Context.Request.Cookies["CustomCookie"];
        if (string.IsNullOrEmpty(cookie))
        {
            return AuthenticateResult.NoResult();
        }
         AuthenticateResult result = AuthenticateResult.Success(Deserialize(cookie));
		 return await Task.FromResult(result);
    }

    public Task ChallengeAsync(AuthenticationProperties properties)
    {
    	//跳转页面--上端返回json
        //Context.Response.Redirect("/Account/Login");
        return Task.CompletedTask;
    }

    public Task ForbidAsync(AuthenticationProperties properties)
    {
        Context.Response.StatusCode = 403;
        return Task.CompletedTask;
    }

    public Task SignInAsync(ClaimsPrincipal user, AuthenticationProperties properties)
    {
        var ticket = new AuthenticationTicket(user, properties, Scheme.Name);
        Context.Response.Cookies.Append("CustomCookie", Serialize(ticket));
        return Task.CompletedTask;
    }

    public Task SignOutAsync(AuthenticationProperties properties)
    {
        Context.Response.Cookies.Delete("CustomCookie");
        return Task.CompletedTask;
    }

    private AuthenticationTicket Deserialize(string content)
    {
        byte[] byteTicket = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(content);
        return TicketSerializer.Default.Deserialize(byteTicket);
    }
    private string Serialize(AuthenticationTicket ticket)
    {
        //需要引入  Microsoft.AspNetCore.Authentication
        byte[] byteTicket = TicketSerializer.Default.Serialize(ticket);
        return Encoding.Default.GetString(byteTicket);
    }
}

2.在Startup类的IOC容器中注册服务，并且在Scheme中加入自定义处理器，因为是自定义的IAuthenticationHandler，所以需要对应一个Scheme，以供在使用时选择以那种方式完成
```
services.AddAuthentication(options => 
 {
 	options.AddScheme<CustomHandler>("CustomScheme", "AuthenticationHandlerScheme")；
 }).AddCookie();
```

3.然后在登录时和访问Api时分别写入鉴权信息和查询鉴权信息，顺便介绍下写入信息时的ClaimsIdentity对象

关键字	描述信息
Claims	一项信息，例如工牌的姓名是一个Claims ，工牌号码也是一个Claims
ClaimsIdentity	一组Claims 组成的信息，就是一个用户身份信息
ClaimsPrincipal	一个用户有多个身份
AuthenticationTicket	用户票据，用于包裹ClaimsPrincipal

1.写入鉴权

[AllowAnonymous]
public IActionResult Login(string name, string password)
{
	//用户名密码不正确直接返回
    if (!"Admin".Equals(name) || !"123456".Equals(name))
    {
       return new JsonResult(new{ Result = false,Message = "登录失败" });
    }

	var claimIdentity = new ClaimsIdentity("CustomAuthentication");
    claimIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Name, name));
    claimIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Email, "MyEmail@qq.com"));
    claimIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.System, "EmployeeManager"));

	var Properties = new AuthenticationProperties {
         ExpiresUtc = DateTime.UtcNow.AddMinutes(30),
	};
	
	//写入鉴权信息
    await base.HttpContext.SignInAsync("CustomScheme", new ClaimsPrincipal(claimIdentity),Properties );
  	return new JsonResult(new{ Result = true,Message = "登录成功"});
}

2.查询鉴权

//2.查询鉴权
public async Task<IActionResult> Authentication()
{	
	//调用AuthenticateAsync查询鉴权信息
    var result = await base.HttpContext.AuthenticateAsync("CustomScheme");
    if (result?.Principal != null)
    {
        base.HttpContext.User = result.Principal;
        return new JsonResult(new{ Result = true,Message = $"认证成功，包含用户{base.HttpContext.User.Identity.Name}"});
    }
   return new JsonResult(new{Result = true,Message = $"认证失败，用户未登录"});
}

3.清除鉴权信息

//3.退出清除
public async Task<IActionResult> Logout()
{	
	 //退出登录时清除鉴权信息
     await base.HttpContext.SignOutAsync("CustomScheme");
     return new JsonResult(new{ Result = true,Message = "退出成功"});
}

4.使用框架提供的Cookie鉴权方式

1.首先在服务容器注入鉴权服务和Cookie服务支持

services.AddAuthentication(options =>
{
    options.DefaultAuthenticateScheme = CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;//不能少
    options.DefaultSignInScheme = CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultChallengeScheme = "Cookie/Login";
})
.AddCookie(options =>{});

2.注册鉴权和授权中间件,用于在管道中调用拦截校验鉴权和授权
```
app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();         
```

3.在控制器引入特性 [Authorize] ，调用登录接口时使用HttpContext.SignInAsync()写入鉴权信息

[AllowAnonymous]
public IActionResult Login(string name, string password)
{
	//用户名密码不正确直接返回
    if (!"Admin".Equals(name) || !"123456".Equals(name))
    {
       return new JsonResult(new{ Result = false,Message = "登录失败" });
    }
	
	var claimIdentity = new ClaimsIdentity("Cookie");
    claimIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Name, name));
    claimIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Email, "MyEmail@qq.com"));
    claimIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.System, "EmployeeManager"));

	var Properties = new AuthenticationProperties {
         ExpiresUtc = DateTime.UtcNow.AddMinutes(30),
	};
	
	//写入鉴权信息
    await base.HttpContext.SignInAsync(new ClaimsPrincipal(claimIdentity),Properties );
  	return new JsonResult(new{ Result = true,Message = "登录成功"});
}

4.因为调用HttpContext.AuthenticateAsync()获取鉴权的步骤，由第二部注册的中间件AuthenticationMiddleware已经替我们完成，所以可以直接在控制器内部获取HttpContext.User信息，系统提供的相对于自己实现的，框架帮我们封装了获取鉴权信息，并把它加入管道中，而不用每次在控制器中手动获取鉴权信息。

 public async Task<IActionResult> Authentication()
 {
 	 //这里由中间件管道已经实现了鉴权信息取值
     var CookiesInfo = base.HttpContext.User;
     if (CookiesInfo != null)
     {
         return new JsonResult(new { Result = true, Message = $"鉴权认证成功，用户已登录" });
     }
     return new JsonResult(new { Result = true, Message = $"鉴权认证失败，用户未登录" });
 }

5.Cookie鉴权的扩展

主要介绍CookieAuthenticationHandler和CookieAuthenticationOptions中的Events 和 ITicketStore

1.CookieAuthenticationHandler

1.CookieAuthenticationHandler处理器是在.NetCore鉴权系统中，用来处理Cookie鉴权模式的核心处理方法，在上面部分已经简单介绍过，它是由AuthenticationBuilder的扩展类CookieExtensions注册服务AddCookie()来提供的.
2.在最终AddCookie()的重载方法中，我们注册了实现自IAuthenticationHandler的CookieAuthenticationHandler并且将CookieAuthenticationOptions委托传入，而CookieAuthenticationOptions提供的扩展功能，能使用户能最大限度的实现个性化定制和配置。

2.Events

1.Events 是一个CookieAuthenticationEvents类型的属性，在他身上定义了委托用于给用户在鉴权的过程中扩展自己的业务

2.扩展Events

public Task ExtentionEvent(CookieAuthenticationOptions cookieAuthenticationOptions)
{
	cookieAuthenticationOptions.Event = new CookieAuthenticationEvents()
	{
			OnSignedIn = async context =>
            {
                  Console.WriteLine($"{context.Request.Path} is OnSignedIn");
                  await Task.CompletedTask;
            },
           OnSigningIn = async context =>
            {
                  Console.WriteLine($"{context.Request.Path} is OnSigningIn");
                  await Task.CompletedTask;
            },
           OnSigningOut = async context =>
           {
                  Console.WriteLine($"{context.Request.Path} is OnSigningOut");
                  await Task.CompletedTask;
           }
	}
}

3.注册到IOC容器

 services.AddCookie(cookieAuthenticationOptions=>{
 	ExtentionEvent(cookieAuthenticationOptions);
 })

3.ITicketStore

1.ITicketStore主要用于持久化Cookie,它能根据用户自己定制选择Cookie的存储方式，使用ITicketStore会将完整的Cookie存储在服务端，然后返回一个Cookie id到客户端，客户端访问带上id，经过ITicketStore来得到完整的Cookie信息，跟Seession的方式有点类似，但是他并不是，知识实现策略相同而已。

2.扩展ITicketStore,实现将Cookie存储在内存中，当然这个存储介质，可以是内存，也可以是Redis

public class MemoryCacheTicketStore : ITicketStore
{
    private const string Prefix = "Extentions-";
   
    private IMemoryCache _cache;

    public MemoryCacheTicketStore(IMemoryCache memoryCache)
    {
        _cache = memoryCache;
    }

    public async Task<string> StoreAsync(AuthenticationTicket ticket)
    {
        var key = KeyPrefix + Guid.NewGuid().ToString("N");
        await RenewAsync(key, ticket);
        return key;
    }

    public Task RenewAsync(string key, AuthenticationTicket ticket)
    {
        var options = new MemoryCacheEntryOptions();
        var expiresUtc = ticket.Properties.ExpiresUtc;
        if (expiresUtc.HasValue)
        {
            options.SetAbsoluteExpiration(expiresUtc.Value);
        }
        options.SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromHours(1));
        _cache.Set(key, ticket, options);
        return Task.CompletedTask;
    }

    public Task<AuthenticationTicket> RetrieveAsync(string key)
    {
        _cache.TryGetValue(key, out AuthenticationTicket ticket);
        return Task.FromResult(ticket);
    }

    public Task RemoveAsync(string key)
    {
        _cache.Remove(key);
        return Task.CompletedTask;
    }
}

3.在Ioc容器中注册

//将MemoryCacheTicketStore注册到容器
services.AddScoped<ITicketStore, MemoryCacheTicketStore>();
//注册内存缓存
services.AddMemoryCache();

services.AddCookie(cookieAuthenticationOptions=>{
 	cookieAuthenticationOptions.SessionStore = services.BuildServiceProvider().GetService<ITicketStore>();;
 })

4.总结

在.NET Core框架提供的鉴权模块中，首先IOC注册IAuthenticationService,IAuthenticationSchemeProvider ,IAuthenticationHandlerProvider 服务，然后由IAuthenticationService服务，进行鉴权的核心业务处理，由IAuthenticationSchemeProvider根据scheme负责分配Handler，由IAuthenticationHandlerProvider 构建具体的处理handler ,最终使用具体的handler执行鉴权处理。

分类: .NET

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