ASP.NET Core Web API之Token验证

在实际开发中，我们经常需要对外提供接口以便客户获取数据，由于数据属于私密信息，并不能随意供其他人访问，所以就需要验证客户身份。那么如何才能验证客户的身份呢？今天以一个简单的小例子，简述ASP.NET Core Web API开发过程中，常用的一种JWT身份验证方式。仅供学习分享使用，如有不足之处，还请指正。

什么是JWT？

JSON WEB Token（JWT，读作 [/dʒɒt/]），是一种基于JSON的、用于在网络上声明某种主张的令牌（token）。

JWT组成

JWT通常由三部分组成: 头信息（header）, 消息体（payload）和签名（signature）。

头信息指定了该JWT使用的签名算法，HS256 表示使用了 HMAC-SHA256 来生成签名。
消息体包含了JWT的意图
未签名的令牌由base64url编码的头信息和消息体拼接而成（使用"."分隔），签名则通过私有的key计算而成。
最后在未签名的令牌尾部拼接上base64url编码的签名（同样使用"."分隔）就是JWT了
典型的JWT的格式：xxxxx.yyyyy.zzzzz

JWT应用架构

JWT一般应用在分布式部署环境中，下图展示了Token的获取和应用访问接口的相关步骤：

应用JWT步骤

1. 安装JWT授权库

采用JWT进行身份验证，需要安装【Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer】，可通过Nuget包管理器进行安装，如下所示：

2. 添加JWT身份验证服务

在启动类Program.cs中，添加JWT身份验证服务，如下所示：

builder.Services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
        .AddJwtBearer(options =>
        {
            options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
            {
                ValidateIssuer = true,
                ValidateAudience = true,
                ValidateLifetime = true,
                ValidateIssuerSigningKey = true,
                ValidIssuer = TokenParameter.Issuer,
                ValidAudience = TokenParameter.Audience,
                IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(TokenParameter.Secret))
            };
        });

3. 应用鉴权授权中间件

在启动类Program.cs中，添加鉴权授权中间件，如下所示：

app.UseAuthentication();
 
app.UseAuthorization();

4. 配置Swagger身份验证输入（可选）

在启动类Program.cs中，添加Swagger服务时，配置Swagger可以输入身份验证方式，如下所示：

builder.Services.AddSwaggerGen(options =>
{
    options.AddSecurityDefinition("Bearer", new OpenApiSecurityScheme
    {
        Description = "请输入token,格式为 Bearer xxxxxxxx（注意中间必须有空格）",
        Name = "Authorization",
        In = ParameterLocation.Header,
        Type = SecuritySchemeType.ApiKey,
        BearerFormat = "JWT",
        Scheme = "Bearer"
    });
    //添加安全要求
    options.AddSecurityRequirement(new OpenApiSecurityRequirement {
        {
            new OpenApiSecurityScheme{
                Reference =new OpenApiReference{
                    Type = ReferenceType.SecurityScheme,
                    Id ="Bearer"
                }
            },new string[]{ }
        }
    });
});

注意：此处配置主要是方便测试，如果采用Postman或者其他测试工具，此步骤可以省略。

5. 创建JWT帮助类

创建JWT帮助类，主要用于生成Token，如下所示：

using DemoJWT.Models;
using Microsoft.AspNetCore.Authentication.Cookies;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Security.Claims;
using System.Text;
 
namespace DemoJWT.Authorization
{
    public class JwtHelper
    {
        public static string GenerateJsonWebToken(User userInfo)
        {
            var securityKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(TokenParameter.Secret));
            var credentials = new SigningCredentials(securityKey, SecurityAlgorithms.HmacSha256);
            var claimsIdentity = new ClaimsIdentity(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);
            claimsIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Sid, userInfo.Id));
            claimsIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Name, userInfo.Name));
            claimsIdentity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Role, userInfo.Role));
            var token = new JwtSecurityToken(TokenParameter.Issuer,
              TokenParameter.Audience,
              claimsIdentity.Claims,
              expires: DateTime.Now.AddMinutes(120),
              signingCredentials: credentials);
 
            return new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token);
        }
    }
}

其中用到的TokenParameter主要用于配置Token验证的颁发者，接收者，签名秘钥等信息，如下所示：

namespace DemoJWT.Authorization
{
    public class TokenParameter
    {
        public const string Issuer = "公子小六";//颁发者        
        public const string Audience = "公子小六";//接收者        
        public const string Secret = "1234567812345678";//签名秘钥        
        public const int AccessExpiration = 30;//AccessToken过期时间（分钟）
    }
}

6. 创建Token获取接口

创建对应的AuthController/GetToken方法，用于获取Token信息，如下所示：

using DemoJWT.Authorization;
using DemoJWT.Models;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
 
namespace DemoJWT.Controllers
{
    [Route("api/[controller]/[Action]")]
    [ApiController]
    public class AuthController : ControllerBase
    {
        [HttpPost]
        public ActionResult GetToken(User user)
        {
            string token = JwtHelper.GenerateJsonWebToken(user);
            return Ok(token);
        }
    }
}

7. 创建测试接口

创建测试接口，用于测试Token身份验证。如下所示：

using DemoJWT.Models;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using System.Security.Claims;
 
namespace DemoJWT.Controllers
{
    [Authorize]
    [Route("api/[controller]/[Action]")]
    [ApiController]
    public class TestController : ControllerBase
    {
        [HttpPost]
        public ActionResult GetTestInfo()
        {
            var claimsPrincipal = this.HttpContext.User;
            var name = claimsPrincipal.Claims.FirstOrDefault(r => r.Type == ClaimTypes.Name)?.Value;
            var role = claimsPrincipal.Claims.FirstOrDefault(r => r.Type == ClaimTypes.Role)?.Value;
            var test = new Test()
            {
                Id = 1,
                Name = name,
                Role = role,
                Author = "公子小六",
                Description = "this is a test.",
            };
            return Ok(test);
        }
    }
}