NET Core 多身份校验与策略模式

无昵称老炮儿2024-08-30 15:12

背景需求：

系统需要对接到XXX官方的API，但因此官方对接以及管理都十分严格。而本人部门的系统中包含诸多子系统，系统间为了稳定，程序间多数固定Token+特殊验证进行调用，且后期还要提供给其他兄弟部门系统共同调用。

原则上：每套系统都必须单独接入到官方，但官方的接入复杂，还要官方指定机构认证的证书等各种条件，此做法成本较大。

so：

为了解决对接的XXX官方API问题，我们搭建了一套中继系统，顾名思义：就是一套用于请求中转的中继系统。在系统搭建的时，Leader提出要做多套鉴权方案，必须做到 动静结合身份鉴权。

**动静结合：**就是动态Token 和 静态固定Token。

动态Token：用于兄弟部门系统或对外访问到此中继系统申请的Token，供后期调用对应API。

固定Token：用于当前部门中的诸多子系统，提供一个超级Token，此Token长期有效，且不会随意更换。

入坑：

因为刚来第一周我就接手了这个项目。项目处于申请账号阶段，即将进入开发。对接的是全英文文档（申请/对接流程/开发API....），文档复杂。当时我的感觉：OMG，这不得跑路？整个项目可谓难度之大。然后因为对内部业务也不熟悉，上手就看了微服务等相关系统代码，注：每套系统之间文档少的可怜，可以说系统无文档状态。

项目移交的时候，Leader之说让我熟悉并逐渐进入开发，让我请教同事。好嘛，请教了同事。同事也是接了前任离职的文档而已，大家都不是很熟悉。于是同事让我启新的项目也是直接对接微服务形式开发，一顿操作猛如虎。

项目开发第二周，已经打出框架模型并对接了部分API。此时，Leader开会问进度，结果来一句：此项目使用独立API方式运行，部署到Docker，不接入公司的微服务架构。好嘛，几天功夫白费了，真是取其糟粕去其精华~，恢复成WebAPI。

技术实现：

因为之前对身份认证鉴权这一块没有做太多的深入了解，Leader工期也在屁股追，就一句话：怎么快怎么来，先上后迭代。好嘛，为了项目方便，同时为了符合动静结合的身份认证鉴权 。 于是，我用了 JWT+自定义身份认证实现了需求。

方案一：多身份认证+中间件模式实现

添加服务：Services.AddAuthentication 默认使用JWT

 //多重身份认证
//默认使用JWT,如果Controller使用 AuthenticationSchemes 则采用指定的身份认证
Services.AddAuthentication(options =>
{
    options.AddScheme<CustomAuthenticationHandler>(CustomAuthenticationHandler.AuthenticationSchemeName, CustomAuthenticationHandler.AuthenticationSchemeName);
    options.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
})
.AddJwtBearer(options =>
{
    options.RequireHttpsMetadata = false;//设置元数据地址或权限是否需要HTTPs
    options.SaveToken = true;
    options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
    {
        ValidateIssuer = true,
        ValidateAudience = true,
        ValidateLifetime = true,
        ValidateIssuerSigningKey = true,
        ValidIssuer = builder.Configuration["Jwt:Issuer"],
        ValidAudience = builder.Configuration["Jwt:Audience"],
        IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(builder.Configuration["Jwt:SecretKey"]!))
    };
    options.Events = new CustomJwtBearerEvents();
});

自定义身份认证 CustomAuthenticationHandler.cs代码

    public class CustomAuthenticationHandler : AuthenticationHandler<AuthenticationSchemeOptions>
    {
        public const string AuthenticationSchemeName = "CustomAuthenticationHandler";
        private readonly IConfiguration _configuration;
        public CustomAuthenticationHandler(
            IOptionsMonitor<AuthenticationSchemeOptions> options,
            ILoggerFactory logger,
            UrlEncoder encoder,
            ISystemClock clock,
            IConfiguration configuration)
            : base(options, logger, encoder, clock)
        {
            _configuration = configuration;
        }
        /// <summary>
        /// 固定Token认证
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        protected override async Task<AuthenticateResult> HandleAuthenticateAsync()
        {
            string isAnonymous = Request.Headers["IsAnonymous"].ToString();
            if (!string.IsNullOrEmpty(isAnonymous))
            {
                bool isAuthenticated = Convert.ToBoolean(isAnonymous);
                if (isAuthenticated)
                    return AuthenticateResult.NoResult();
            }

            string authorization = Request.Headers["Authorization"].ToString();
            // "Bearer " --> Bearer后面跟一个空格
            string token = authorization.StartsWith("Bearer ") ? authorization.Remove(0, "Bearer ".Length) : authorization;
            if (string.IsNullOrEmpty(token))
                return AuthenticateResult.Fail("请求头Authorization不允许为空。");

            //通过密钥，进行加密、解密对比认证
            if (!VerifyAuthorization(token))
                return AuthenticateResult.Fail("传入的Authorization身份验证失败。");


            return AuthenticateResult.Success(GetTicket());
        }
        private AuthenticationTicket GetTicket()
        {
            // 验证成功，创建身份验证票据
            var claims = new[]
            {
                new Claim(ClaimTypes.Role, "Admin"),
                new Claim(ClaimTypes.Role, "Public"),
            };
            var identity = new ClaimsIdentity(claims, Scheme.Name);
            var principal = new ClaimsPrincipal(identity);
            var ticket = new AuthenticationTicket(principal, new AuthenticationProperties(), this.Scheme.Name);
            return ticket;
        }
        private bool VerifyAuthorization(string token)
        {
            //token: [0]随机生成64位字符串，[1]载荷数据，[2]采用Hash对[0]+[1]的签名
            var tokenArr = token.Split('.');
            if (tokenArr.Length != 3)
            {
                return false;
            }
            try
            {
                //1、先比对签名串是否一致
                string signature = tokenArr[1].Hmacsha256HashEncrypt().ToLower();
                if (!signature.Equals(tokenArr[2].ToLower()))
                {
                    return false;
                }

                //解密
                var aecStr = tokenArr[1].Base64ToString();
                var clientId = aecStr.DecryptAES();
                //2、再验证载荷数据的有效性
                var clientList = _configuration.GetSection("FixedClient").Get<List<FixedClientSet>>();
                var clientData = clientList.SingleOrDefault(it => it.ClientID.Equals(clientId));
                if (clientData == null)
                {
                    return false;
                }
            }
            catch (Exception)
            {
                throw;
            }

            return true;
        }
    }

使用中间件：UseMiddleware

app.UseAuthentication();
//中间件模式：自定义认证中间件:双重认证选其一
//如果使用 策略，需要注释掉 中间件
app.UseMiddleware<FallbackAuthenticationMiddleware>(); //使用中间件实现
app.UseAuthorization();

中间件FallbackAuthenticationMiddleware.cs代码实现

   public class FallbackAuthenticationMiddleware
  {
      private readonly RequestDelegate _next;
      private readonly IAuthenticationSchemeProvider _schemeProvider;

      public FallbackAuthenticationMiddleware(RequestDelegate next, IAuthenticationSchemeProvider schemeProvider)
      {
          _next = next;
          _schemeProvider = schemeProvider;
      }
      /// <summary>
      /// 身份认证方案
      /// 默认JWT。JWT失败，执行自定义认证
      /// </summary>
      /// <param name="context"></param>
      /// <returns></returns>
      public async Task InvokeAsync(HttpContext context)
      {
          var endpoints = context.GetEndpoint();
          if (endpoints == null || !endpoints.Metadata.OfType<IAuthorizeData>().Any() || endpoints.Metadata.OfType<IAllowAnonymous>().Any())
          {
              await _next(context);
              return;
          }

          //默认JWT。JWT失败，执行自定义认证
          var result = await Authenticate_JwtAsync(context);
          if (!result.Succeeded)
              result = await Authenticate_CustomTokenAsync(context);

          // 设置认证票据到HttpContext中 
          if (result.Succeeded)
              context.User = result.Principal;

          await _next(context);
      }
      /// <summary>
      /// JWT的认证
      /// </summary>
      /// <param name="context"></param>
      /// <returns></returns>
      private async Task<dynamic> Authenticate_JwtAsync(HttpContext context)
      {
          var verify = context.User?.Identity?.IsAuthenticated ?? false;
          string authenticationType = context.User.Identity.AuthenticationType;
          if (verify && authenticationType != null)
          {
              return new { Succeeded = verify, Principal = context.User, Message = "" };
          }

          await Task.CompletedTask;

          // 找不到JWT身份验证方案，或者无法获取处理程序。
          return new { Succeeded = false, Principal = new ClaimsPrincipal { }, Message = "JWT authentication scheme not found or handler could not be obtained." };
      }

      /// <summary>
      /// 自定义认证
      /// </summary>
      /// <param name="context"></param>
      /// <returns></returns>
      private async Task<dynamic> Authenticate_CustomTokenAsync(HttpContext context)
      {
          // 自定义认证方案的名称
          var customScheme = "CustomAuthenticationHandler";

          var fixedTokenHandler = await context.RequestServices.GetRequiredService<IAuthenticationHandlerProvider>().GetHandlerAsync(context, customScheme);
          if (fixedTokenHandler != null)
          {
              var Res = await fixedTokenHandler.AuthenticateAsync();
              return new { Res.Succeeded, Res.Principal, Res.Failure?.Message };
          }

          //找不到CustomAuthenticationHandler身份验证方案，或者无法获取处理程序。
          return new { Succeeded = false, Principal = new ClaimsPrincipal { }, Message = "CustomAuthenticationHandler authentication scheme not found or handler could not be obtained." };

      }
  }

方案二：通过[Authorize]标签的AuthenticationSchemes
因为中间件还要多维护一段中间件的代码，显得略微复杂，于是通过[Authorize(AuthenticationSchemes = "")]方式。

     //使用特定身份认证    
    //[Authorize(AuthenticationSchemes = CustomAuthenticationHandler.AuthenticationSchemeName)]
    //任一身份认证
    [Authorize(AuthenticationSchemes = $"{CustomAuthenticationHandler.AuthenticationSchemeName},{JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme}")]
    public class DataProcessingController : ControllerBase
    {
    }

方案二：通过[Authorize]标签的policy

如果还有其他身份认证，那不断增加AuthenticationSchemes拼接在Controller的头顶，显得不太好看，且要是多个Controller使用，也会导致维护麻烦，于是改用策略方式。

在Program.cs添加服务AddAuthorization。使用策略的好处是增加易维护性。

 //授权策略
//Controller使用 policy 则采用指定的策略配置进行身份认证
builder.Services.AddAuthorization(option =>
{
    option.AddPolicy(CustomPolicy.Policy_A, policy => policy
            .RequireAuthenticatedUser()
            .AddAuthenticationSchemes(CustomAuthenticationHandler.AuthenticationSchemeName, JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
            );

    option.AddPolicy(CustomPolicy.Policy_B, policy => policy
            .RequireAuthenticatedUser()
            .AddAuthenticationSchemes(CustomAuthenticationHandler.AuthenticationSchemeName)
            );

    option.AddPolicy(CustomPolicy.Policy_C, policy => policy
            .RequireAuthenticatedUser()
            .AddAuthenticationSchemes(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
            );
});

     //使用特定策略身份认证
    [Authorize(policy:CustomPolicy.Policy_B)]
    public class DataProcessingController : ControllerBase
    {
    }

     /// <summary>
    /// 策略类
    /// </summary>
    public static class CustomPolicy
    {
        public const string Policy_A= "Policy_A";

        public const string Policy_B = "Policy_B";

        public const string Policy_C = "Policy_C";
    }

最后附上截图：

添加服务：

使用中间件：

控制器：

这样，整套中继系统就能完美的满足Leader的需求，且达到预期效果。

源码Demo：https://gitee.com/LaoPaoE/project-demo.git
最后附上：

AuthorizeAttribute 同时使用 Policy 和 AuthenticationSchemes 和 Roles 时是怎么鉴权的流程：

  1. AuthenticationSchemes鉴权：
    • AuthenticationSchemes 属性指定了用于验证用户身份的认证方案（如Cookies、Bearer Tokens等）。
    • ASP.NET Core会根据这些认证方案对用户进行身份验证。如果用户未通过身份验证（即未登录或未提供有效的认证信息），则请求会被拒绝，并可能重定向到登录页面。
  2. Roles鉴权（如果指定了Roles）：
    • 如果AuthorizeAttribute中还指定了 Roles 属性，那么除了通过身份验证外，用户还必须属于这些角色之一。
    • ASP.NET Core会检查用户的角色信息，以确定用户是否属于 Roles 属性中指定的一个或多个角色。
  3. Policy鉴权（如果指定了Policy）：
    • Policy 属性指定了一个或多个授权策略，这些策略定义了用户必须满足的额外条件才能访问资源。
    • ASP.NET Core会调用相应的 IAuthorizationHandler 来评估用户是否满足该策略中的所有要求。这些要求可以基于角色、声明（Claims）、资源等定义。
    • 如果用户不满足策略中的任何要求，则授权失败，并返回一个HTTP 403 Forbidden响应。

鉴权顺序和组合

  • 通常，AuthenticationSchemes的验证会首先进行，因为这是访问任何受保护资源的前提。
  • 如果AuthenticationSchemes验证通过，接下来会根据是否指定了Roles和Policy来进一步进行鉴权。
  • Roles和Policy的鉴权顺序可能因ASP.NET Core的具体版本和配置而异，但一般来说，它们会作为独立的条件进行评估。
  • 用户必须同时满足AuthenticationSchemes、Roles（如果指定）和Policy（如果指定）中的所有条件，才能成功访问受保护的资源。

注意事项

  • 在某些情况下，即使AuthenticationSchemes和Roles验证都通过，但如果Policy中的要求未得到满足，用户仍然无法访问资源。
  • 可以通过自定义 IAuthorizationRequirement 和 IAuthorizationHandler 来实现复杂的授权逻辑，以满足特定的业务需求。
  • 确保在应用程序的身份验证和授权配置中正确设置了AuthenticationSchemes、Roles和Policy，以便它们能够协同工作，提供有效的访问控制。
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