asp.net core集成JWT的步骤记录

时间:2021-04-03 人气:0

【什么是JWT】

JSON Web Token（JWT）是目前最流行的跨域身份验证解决方案。

JWT的官网地址：https://jwt.io/

通俗地来讲，JWT是能代表用户身份的令牌，可以使用JWT令牌在api接口中校验用户的身份以确认用户是否有访问api的权限。

JWT中包含了身份认证必须的参数以及用户自定义的参数，JWT可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公钥/私钥对进行签名。

【什么时候应该使用JSON Web令牌？】

授权：这是使用JWT的最常见方案。一旦用户登录，每个后续请求将包括JWT，允许用户访问该令牌允许的路由，服务和资源。Single Sign On是一种现在广泛使用JWT的功能，因为它的开销很小，并且能够在不同的域中轻松使用。

信息交换：JSON Web令牌是在各方之间安全传输信息的好方法。因为JWT可以签名 - 例如，使用公钥/私钥对 - 您可以确定发件人是他们所说的人。此外，由于使用标头和有效负载计算签名，您还可以验证内容是否未被篡改。

【JWT有什么优势？】　　

用户向服务器发送用户名和密码。
服务器验证通过后，在当前对话（session）里面保存相关数据，比如用户角色、登录时间等等。
服务器向用户返回一个 session_id，写入用户的 Cookie。
用户随后的每一次请求，都会通过 Cookie，将 session_id 传回服务器。
服务器收到 session_id，找到前期保存的数据，由此得知用户的身份。

　　这种模式的问题在于，扩展性（scaling）不好。单机当然没有问题，如果是服务器集群，或者是跨域的服务导向架构，就要求 session 数据共享，每台服务器都能够读取 session。如果session存储的节点挂了，那么整个服务都会瘫痪，体验相当不好，风险也很高。

　　相比之下，JWT的实现方式是将用户信息存储在客户端，服务端不进行保存。每次请求都把令牌带上以校验用户登录状态，这样服务就变成了无状态的，服务器集群也很好扩展。

【JWT令牌结构】

在紧凑的形式中，JSON Web Tokens由dot（.）分隔的三个部分组成，它们是：

Header　头
Payload　有效载荷
Signature　签名

因此，JWT通常如下所示：

　　xxxxx.yyyyy.zzzzz

1.Header 头

标头通常由两部分组成：令牌的类型，即JWT，以及正在使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA。

例如：

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

然后，这个JSON被编码为Base64Url，形成JWT的第一部分。

2.Payload有效载荷

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：编号

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。例如：

{
 "sub": "1234567890",
 "name": "John Doe",
 "admin": true
}

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

3.Signature　签名

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
 base64UrlEncode(header) + "." +
 base64UrlEncode(payload),
 secret)

签名用于验证消息在此过程中未被更改，并且，在使用私钥签名的令牌的情况下，它还可以验证JWT的发件人是否是它所声称的人。　　

把他们三个全部放在一起

输出是三个由点分隔的Base64-URL字符串，可以在HTML和HTTP环境中轻松传递，而与基于XML的标准（如SAML）相比更加紧凑。

下面显示了一个JWT，它具有先前的头和有效负载编码，并使用机密签名。

如果您想使用JWT并将这些概念付诸实践，您可以使用jwt.io Debugger来解码，验证和生成JWT。

【JSON Web令牌如何工作？】

在身份验证中，当用户使用其凭据成功登录时，将返回JSON Web令牌。由于令牌是凭证，因此必须非常小心以防止出现安全问题。一般情况下，您不应该将令牌保留的时间超过要求。

每当用户想要访问受保护的路由或资源时，用户代理应该使用承载模式发送JWT，通常在Authorization标头中。标题的内容应如下所示：

Authorization: Bearer <token>

在某些情况下，这可以是无状态授权机制。服务器的受保护路由将检查Authorization标头中的有效JWT，如果存在，则允许用户访问受保护资源。如果JWT包含必要的数据，则可以减少查询数据库以进行某些操作的需要，尽管可能并非总是如此。

如果在标Authorization头中发送令牌，则跨域资源共享（CORS）将不会成为问题，因为它不使用cookie。

下图显示了如何获取JWT并用于访问API或资源：

应用程序向授权服务器请求授权校验用户身份，校验成功，返回token应用程序使用访问令牌访问受保护的资源【ASP.Net Core 集成JWT】

前面我们介绍了JWT的原理，下面我们在asp.net core实际项目中集成JWT。

首先我们新建一个Demo asp.net core 空web项目

添加数据访问模拟api，ValuesController

其中api/value1是可以直接访问的，api/value2添加了权限校验特性标签 [Authorize]

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

namespace Demo.Jwt.Controllers
{
  [ApiController]
  public class ValuesController : ControllerBase
  {
    [HttpGet]
    [Route("api/value1")]
    public ActionResult<IEnumerable<string>> Get()
    {
      return new string[] { "value1", "value1" };
    }

    [HttpGet]
    [Route("api/value2")]
    [Authorize]
    public ActionResult<IEnumerable<string>> Get2()
    {
      return new string[] { "value2", "value2" };
    }
  }
}

添加模拟登陆，生成Token的api，AuthController

这里模拟一下登陆校验，只验证了用户密码不为空即通过校验，真实环境完善校验用户和密码的逻辑。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Linq;
using System.Security.Claims;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;

namespace Demo.Jwt.Controllers
{
  [Route("api/[controller]")]
  [ApiController]
  public class AuthController : ControllerBase
  {
    [AllowAnonymous]
    [HttpGet]
    public IActionResult Get(string userName, string pwd)
    {
      if (!string.IsNullOrEmpty(userName) && !string.IsNullOrEmpty(pwd))
      {
        var claims = new[]
        {
          new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Nbf,$"{new DateTimeOffset(DateTime.Now).ToUnixTimeSeconds()}") ,
          new Claim (JwtRegisteredClaimNames.Exp,$"{new DateTimeOffset(DateTime.Now.AddMinutes(30)).ToUnixTimeSeconds()}"),
          new Claim(ClaimTypes.Name, userName)
        };
        var key = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(Const.SecurityKey));
        var creds = new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256);
        var token = new JwtSecurityToken(
          issuer: Const.Domain,
          audience: Const.Domain,
          claims: claims,
          expires: DateTime.Now.AddMinutes(30),
          signingCredentials: creds);

        return Ok(new
        {
          token = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token)
        });
      }
      else
      {
        return BadRequest(new { message = "username or password is incorrect." });
      }
    }
  }
}

Startup添加JWT验证的相关配置

using Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer;
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System;
using System.Text;


namespace Demo.Jwt
{
  public class Startup
  {
    public Startup(IConfiguration configuration)
    {
      Configuration = configuration;
    }

    public IConfiguration Configuration { get; }

    // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
      //添加jwt验证：
      services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
        .AddJwtBearer(options => {
          options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
          {
            ValidateIssuer = true,//是否验证Issuer
            ValidateAudience = true,//是否验证Audience
            ValidateLifetime = true,//是否验证失效时间
            ClockSkew = TimeSpan.FromSeconds(30),
            ValidateIssuerSigningKey = true,//是否验证SecurityKey
            ValidAudience = Const.Domain,//Audience
            ValidIssuer = Const.Domain,//Issuer，这两项和前面签发jwt的设置一致
            IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(Const.SecurityKey))//拿到SecurityKey
          };
        });

      services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
    }

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

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

      app.UseMvc(routes =>
      {
        routes.MapRoute(
          name: "default",
            template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
      });
    }
  }
}

最后把代码里面用到的一些相关常量也粘贴过来，Const.cs

namespace Demo.Jwt
{
  public class Const
  {
    /// <summary>
    /// 这里为了演示，写死一个密钥。实际生产环境可以从配置文件读取,这个是用网上工具随便生成的一个密钥
    /// </summary>
    public const string SecurityKey = "MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDI2a2EJ7m872v0afyoSDJT2o1+SitIeJSWtLJU8/Wz2m7gStexajkeD+Lka6DSTy8gt9UwfgVQo6uKjVLG5Ex7PiGOODVqAEghBuS7JzIYU5RvI543nNDAPfnJsas96mSA7L/mD7RTE2drj6hf3oZjJpMPZUQI/B1Qjb5H3K3PNwIDAQAB";
    public const string Domain = "http://localhost:5000";
  }
}

到这里，已经是我们项目的所有代码了。

如果需要完整的项目代码，Github地址：https://github.com/sevenTiny/Demo.Jwt

【JWT测试】

我们找一个趁手的工具，比如fiddler，然后把我们的web站点运行起来

首先调用无权限的接口：http://localhost:5000/api/value1

正确地返回了数据，那么接下来我们测试JWT的流程

1. 无权限

首先我们什么都不加调用接口：http://localhost:5000/api/value2

返回了状态码401，也就是未经授权:访问由于凭据无效被拒绝。说明JWT校验生效了，我们的接口收到了保护。

2.获取Token

调用模拟登陆授权接口：http://localhost:5000/api/Auth?userName=zhangsan&pwd=123

这里的用户密码是随便写的，因为我们模拟登陆只是校验了下非空，因此写什么都能通过

成功得到了响应

然后我们得到了一个xxx.yyy.zzz 格式的 token 值。我们把token复制出来

3.在刚才401的接口请求HEADER中添加JWT的参数，把我们的token加上去

再次调用我们的模拟数据接口，但是这次我们加了一个HEADER：http://localhost:5000/api/value2

把内容粘出来

User-Agent: Fiddler
Host: localhost:5000
Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJuYmYiOiIxNTYwMzQ1MDIxIiwiZXhwIjoxNTYwMzQ2ODIxLCJodHRwOi8vc2NoZW1hcy54bWxzb2FwLm9yZy93cy8yMDA1LzA1L2lkZW50aXR5L2NsYWltcy9uYW1lIjoiemhhbmdzYW4iLCJpc3MiOiJodHRwOi8vbG9jYWxob3N0OjUwMDAiLCJhdWQiOiJodHRwOi8vbG9jYWxob3N0OjUwMDAifQ.x7Slk4ho1hZc8sR8_McVTB6VEYLz_v-5eaHvXtIDS-o

这里需要注意Bearer 后面是有一个空格的，然后就是我们上一步获取到的token