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編輯于 2020/03/15
修改于 2020/04/02

環境 Asp. Net Core WebAPI 3.1

JWT介紹

jwt全稱JSON Web Token,是目前最流行的跨域授權認證解決方案。
jwt是一個記錄著用戶身份信息的令牌，訪問api時持有這個令牌就可以訪問api，這就是jwt。
JWT官網

授權：當用戶登陸成功時，返回jwt的Token，后續的每次請求都將攜帶Jwt發放的token，來實現認證并返回所請求的數據。
認證：因JWT簽名使用公鑰私鑰對，只要私鑰不丟失，就可以確認發放token的人，而且使用了計算簽名，可以有效的判斷驗證內容是否被修改。

JWT Token結構

HEADER.PAYLOAD.SIGNATURE

HEADER 頭
PAYLOAD 載荷
SIGNATURE 簽名

HEADER 頭
HEADER包含token的元數據，使用的加密算法，和簽名的類型,如下所示，加密類型是JWT，算法是HMAC SHA-256
```
{"alg":"HS256","typ":"JWT"}
```
再通過base64算法編碼，形成JWT頭
PAYLOAD 載荷
PAYLOAD也是一個Json，用來存放需要傳遞的數據，JWT官方解釋了7個字段可以使用。
- iss (issuer)：簽發人
- exp (expiration time)：過期時間
- sub (subject)：主題
- aud (audience)：受眾
- nbf (Not Before)：生效時間
- iat (Issued At)：簽發時間
- jti (JWT ID)：編號
同時也可以自定義添加字段，如
```
{
 "Account": "Tuser",
 "Name": "我叫Tuser",
 "Age": 18
}
```
需要注意的是，PAYLOAD包含的字段是通過Base64編碼的，所以任何獲取到token的人都可以讀取到里面的內容
SIGNATURE 簽名
SIGNATURE 部分是對前兩部分的簽名，防止數據篡改。
首先，需要指定一個密鑰（secret）。這個密鑰只有服務器才知道，不能泄露給用戶。然后，使用 Header 里面指定的簽名算法（默認是 HMAC SHA256），按照下面的公式產生簽名。
```
HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret)
```
下面顯示了一個JWT，它具有先前的頭和??有效負載編碼，并使用機密簽名。
JWT官網提供了解碼器，大家可以自行嘗試

JWT內容

JWT運行詳解

一般在身份驗證中用戶請求登陸成功后，后端將返回JWT Token給前端，其中包含了用戶的部分可見信息。
當前端請求受到請求限制的資源時，前端在請求頭中帶著JWT Token進行請求，如Authorization: Bearer <token>

在請求受保護的路由將檢查Authorization標頭中的有效JWT，如果JWT包含必要的數據，則可減能可以少查詢數據庫以進行某些操作的需要。

使用Jwt身份驗證，那么跨域資源共享將不會成為問題，因為它不使用cookie。

Asp .Net WebAPI中使用Jwt

一. 創建. Net Core WebAPI 3.1項目并安裝NuGet包+前置工作

創建項目
這里就不演示了
安裝的NuGet包

Jwt 包

也可以通過進行雙擊項目在包還原下添加，不明白的可以博主最后面提供的源碼
<PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer" Version="3.1.2" />

創建Utils工具類庫

創建. net core 類庫并命名為Utils
創建Helper文件夾并添加Appsettings.cs文件
添加Appsettings代碼
Appsettings.cs

    using Microsoft.Extensions.Configuration;
    using Microsoft.Extensions. Configuration.Json;

    namespace NetCore.Blogs.Demo.Utils
    {
        /// <summary>
        /// appsettings.json操作類
        /// </summary>
        public class Appsettings
        {
            static IConfiguration Configuration { get; set; }
            static string contentPath { get; set; }

            public Appsettings(string contentPath)
            {
                string Path = "appsettings.json";

                //如果你把配置文件 是 根據環境變量來分開了，可以這樣寫
                //Path = $"appsettings.{Environment.GetEnvironmentVariable("ASPNETCORE_ENVIRONMENT")}.json";

                Configuration = new ConfigurationBuilder()
                .SetBasePath(contentPath)
                .Add(new JsonConfigurationSource { Path = Path, Optional = false, ReloadOnChange = true })//這樣的話，可以直接讀目錄里的json文件，而不是 bin 文件夾下的，所以不用修改復制屬性
                .Build();


            }

            /// <summary>
            /// 封裝要操作的字符
            /// </summary>
            /// <param name="sections">節點配置</param>
            /// <returns></returns>
            public static string app(params string[] sections)
            {
                try
                {

                    if (sections.Any())
                    {
                        return Configuration[string.Join(":", sections)];
                    }
                }
                catch (Exception) { }

                return "";
            }
        }
    }

創建完后Utils類庫結構如下

Utils結構
最后在Startup.cs中注入Appsettings類

注入cs中注入Appsettings類

完成后，就可以通過Appsettings.app(string[]) 傳入一個數組進行訪問appsettings.json配置文件了

二. 創建Jwt授權認證

重頭戲來了！

在appsettings.json中添加Jwt字段

Issuer(發行人)
Audience(受眾)
SecurityKey(秘鑰)

"JwtSettings": {
    "Issuer": "zyknow",
    "Audience": "audience",
    "SecurityKey": "zyknowzyknowzyknowzyknowzyknowzyknow"
}

在webApi項目中創建Extensions文件夾并創建AuthorizationSetup.cs類，這樣把在Startup.cs做的操作提出來，這樣Startup.cs看起來更簡潔些，如圖所示,并且粘貼代碼

Extensions結構

AuthorizationSetup.cs

public static class AuthorizationSetup
{
    public static void AddAuthorizationSetup(this IServiceCollection services)
    {
        if (services == null) throw new ArgumentNullException(nameof(services));

        // 配置策略授權
        services.AddAuthorization(o =>
        {
            // 添加策略，使用時在方法上標注[Authorize(Policy ="AdminPolicy")]，就會驗證請求token中的ClaimTypes.Role是否包含了Admin
            o.AddPolicy("AdminPolicy", o =>
            {
                //ClaimTypes.Role == Admin
                o.RequireRole("Admin").Build();

                //ClaimTypes.Role == Admin 或者 == User
                //o.RequireRole("Admin","User").Build(); 

                //ClaimTypes.Role == Admin 并且 == User ,關于添加多個角色策略，在Login控制器中
                //o.RequireRole("Admin").RequireRole("User").Build(); 
            });

            //只有User的策略
            o.AddPolicy("onlyUserPolicy", o =>
            {
                o.RequireRole("User").Build();
            });

            //User和Admin都可以訪問的策略
            o.AddPolicy("UserOrAdminPolicy", o =>
            {
                o.RequireRole("User", "Admin").Build();
            });

            //User并且是Admin才能請求的策略
            o.AddPolicy("UserAndAdminPolicy", o =>
            {
                o.RequireRole("User").RequireRole("Admin").Build();
            });
        });

        string key = Appsettings.app(new string[] { "JwtSettings", "SecurityKey" });
        string issuer = Appsettings.app(new string[] { "JwtSettings", "Issuer" });
        string audience = Appsettings.app(new string[] { "JwtSettings", "Audience" });

        SecurityKey securityKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.ASCII.GetBytes(key)); //秘鑰的長度有要求，必須>=16位

        services.AddAuthentication("Bearer").AddJwtBearer(o =>
        {
            o.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters()
            {
                //是否秘鑰認證
                ValidateIssuerSigningKey = true,
                IssuerSigningKey = securityKey, //秘鑰

                //是否驗證發行人
                ValidateIssuer = true,
                ValidIssuer = issuer, //這個字符串可以隨便寫，就是發行人

                //是否驗證訂閱
                ValidateAudience = true,
                ValidAudience = audience,

                //是否驗證過期時間
                RequireExpirationTime = true,
                ValidateLifetime = true,
            };
        });
    }
}

注冊Jwt到Startup.cs中

ConfigureServices

Configure

創建Login控制器并創建GetToken方法

創建Login控制器

這個控制器是用來發放Jwt Token的，通過把請求中攜帶的userRole添加到Jwt授權中并返回(實際應該是查詢數據庫，然后返回對應的權限等級之類的，比如admin，SuperAdmin,User等)

注意一下代碼中自定義的Jwt字段，后面會提到

[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
[AllowAnonymous]
public class LoginController : ControllerBase
{
    /// <summary>
    /// 頒發令牌接口
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    [HttpGet(nameof(GetJwtToken))]
    public string GetJwtToken(string userRole)
    {
        //獲取在配置文件中獲取Jwt屬性設置
        string key = Appsettings.app(new string[] { "JwtSettings", "securityKey" });
        string issuer = Appsettings.app(new string[] { "JwtSettings", "Issuer" });
        string audience = Appsettings.app(new string[] { "JwtSettings", "Audience" });

        //創建授權的token類
        SecurityToken securityToken = new JwtSecurityToken(
            issuer: issuer, //簽發人
            audience: audience, //受眾
            signingCredentials: new SigningCredentials(new SymmetricSecurityKey(Encoding.ASCII.GetBytes(key)), SecurityAlgorithms.HmacSha256), //秘鑰

            //創建過期時間
            expires: DateTime.Now.AddHours(1), //過期時間 一小時之后過期

            //自定義JWT字段
            claims: new Claim[] {
                new Claim(ClaimTypes.Role,userRole), //把模擬請求的角色權限添加到Role中
                //下面的都是自定義字段，可以任意添加到Claim作為信息共享
                new Claim("Name","我叫Tuser"),
                new Claim("Age","18"),
            }
            );

        //返回請求token
        return JsonConvert.SerializeObject(new {token = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(securityToken)});
    }
}

開啟調試，看看是否能正確請求到Token
這里給大家推薦一下國人開發的谷歌瀏覽器調試插件，功能跟Postman一樣，非常便攜還是中文apizza

進入正題，使用Http請求工具進行請求Login/GetJwtToken方法

請求GetJwtToken成功

可以看到成功的獲取到了Token

我們可以復制token在Jwt官網中解析看看

Jwt官網解析Token

接下來輸入我們在appsettings.json中的SecurityKey字段

SecurityKey字段內容

有效令牌

效驗成功了！有效令牌！
通過在PAYLOAD定義的公共屬性(若沒有私鑰偽造令牌),可以很好的實現跨域信息共享

在控制器中使用Jwt授權認證
在創建項目時自動生成的WeatherForecastController.cs控制器中添加如下代碼

[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]
    [Route(nameof(AllGet))]
    [AllowAnonymous] //沒有token也能訪問
    public IEnumerable<WeatherForecast> AllGet()
    {
        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();
    }

    [HttpGet]
    [Route(nameof(AllTokenGet))]
    [Authorize]   //只需要有效token
    public IEnumerable<WeatherForecast> AllTokenGet()
    {
        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();
    }

    [HttpGet]
    [Route(nameof(AdminPolicy))]
    [Authorize(Policy = "AdminPolicy")] //需要請求攜帶token的策略為Admin才能訪問
    public IEnumerable<WeatherForecast> AdminPolicy()
    {
        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();
    }
    [HttpGet]
    [Route(nameof(onlyUserPolicy))]
    [Authorize(Policy = "onlyUserPolicy")] //需要請求攜帶token的策略為Admin才能訪問
    public IEnumerable<WeatherForecast> onlyUserPolicy()
    {
        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();
    }

    [HttpGet]
    [Route(nameof(AdminRequireMent))]
    [Authorize(Policy = "AdminRequireMent")] //自定義授權
    public IEnumerable<WeatherForecast> AdminRequireMent()
    {
        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();
    }
}

開啟調試
這里就不一個個方法給大家演示了，有興趣的同學可以自己下載demo進行演示
這里只給大家演示一下成功示例
- 不攜帶Token請求，無法請求
  
  不攜帶token的請求
- 在請求頭中攜帶token時請注意格式如下！
  
  Bearer認證格式
  
  攜帶沒有權限的token請求
  先請求login獲取token，注意看，這里使用的User
  
  注意看，這里使用的User
  
  復制token，再請求AdminPolicy接口，可以發現狀態碼為403，請求成功，但是權限錯誤，所以請求不到數據
  
  請求成功，但是權限錯誤
- 最后，使用Admin生成的token來請求
  
  請求成功

自定義授權處理

這部分主要是講解Jwt授權認證的自定義授權處理環節

創建PolicyRequirement文件夾并創建AdminRequirement.cs類和MustRoleAdminHandler.cs類

AdminRequirement.cs

public class AdminRequirement : IAuthorizationRequirement
{
    //這里定義的字段是在Login GetToken方法授權時確定的
    public string Name { get; set; }
}

MustRoleAdminHandler.cs

//繼承AuthorizationHandler<AdminRequirement>
public class MustRoleAdminHandler : AuthorizationHandler<AdminRequirement>
{
    //重寫授權認證方法,每次jwt認證都會進入這個方法，可以開啟斷點調試查看
    protected override Task HandleRequirementAsync(AuthorizationHandlerContext context, AdminRequirement requirement)
    {
        //這里獲取的是請求時AdminRequirement類中在jwt包含的字段
        Console.WriteLine(requirement);

        context.Succeed(requirement);
        return Task.CompletedTask;
    }
}

在AuthorizationSetup.cs中添加如下代碼

添加代碼位置

 // 基于自定義處理策略
o.AddPolicy("AdminRequireMent", o => {
    o.Requirements.Add(new AdminRequirement() { Name = "zyknow" });//完全自定義
});

//依賴注入自定義處理策略
services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, MustRoleAdminHandler>();

在WeatherForecastController.cs中添加使用自定義授權的方法

自定義授權方法

[HttpGet(nameof(AdminRequireMent))]
[Authorize(Policy = "AdminRequireMent")] //自定義授權
public IEnumerable<WeatherForecast> AdminRequireMent()
{
    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();
}

接著啟動程序，斷點調試,帶Jwt Token請求方法

發送請求

進入斷點，可以獲取到自定義授權策略的類,這里直接返回成功了，主要是只是為了演示,在這里可以做自己的邏輯處理

進入斷點

源碼

下載Jwt分支即可

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二. 創建Jwt授權認證

自定義授權處理

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碼云

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