使用OAuth打造webapi认证服务供自己的客户端使用

一、什么是OAuth

OAuth是一个关于授权(Authorization)的开放网络标准,目前的版本是2.0版。注意是Authorization(授权),而不是Authentication(认证)。用来做Authentication(认证)的标准叫做openid connect,我们将在以后的文章中进行介绍。

二、名词定义

理解OAuth中的专业术语能够帮助你理解其流程模式,OAuth中常用的名词术语有4个,为了便于理解这些术语,我们先假设一个很常见的授权场景:

你访问了一个日志网站(third party application),你(client)觉得这个网站很不错,准备以后就要在这个网站上写日志了,所以你准备把QQ空间(Resource owner)里面的日志都导入进来。此日志网站想要导入你在QQ空间中的日志需要知道你的QQ用户名和密码才行,为了安全期间你不会把你的QQ用户名和密码直接输入在日志网站中,所以日志网站帮你导航到了QQ认证界面(Authorization Server),当你输入完用户名和密码后,QQ认证服务器返回给日志网站一个token, 该日志网站凭借此token来访问你在QQ空间中的日志。

  1. third party application 第三方的应用,想要的到Resource owner的授权
  2. client 代表用户
  3. Resource owner 资源拥有者,在这里代表QQ
  4. Authorization server 认证服务,这里代表QQ认证服务,Resource owner和Authorization server可以是不同的服务器,也可以是同一个服务器。

三、OAuth2.0中的四种模式

OAuth定义了四种模式,覆盖了所有的授权应用场景:

  1. 授权码模式(authorization code)
  2. 简化模式(implicit)
  3. 密码模式(resource owner password credentials)
  4. 客户端模式(client credentials)

前面我们假设的场景可以用前两种模式来实现,不同之处在于:

当日志网站(third party application)有服务端,使用模式1;

当日志网站(third party application)没有服务端,例如纯的js+html页面需要采用模式2;

本文主描述利用OAuth2.0实现自己的WebApi认证服务,前两种模式使用场景不符合我们的需求。

四、选择合适的OAuth模式打造自己的webApi认证服务

场景:你自己实现了一套webApi,想供自己的客户端调用,又想做认证。

这种场景下你应该选择模式3或者4,特别是当你的的客户端是js+html应该选择3,当你的客户端是移动端(ios应用之类)可以选择3,也可以选择4。

密码模式(resource owner password credentials)的流程:

这种模式的流程非常简单:

  1. 用户向客户端(third party application)提供用户名和密码。
  2. 客户端将用户名和密码发给认证服务器(Authorization server),向后者请求令牌(token)。
  3. 认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。
  4. 客户端持令牌(token)访问资源。

此时third party application代表我们自己的客户端,Authorization server和Resource owner代表我们自己的webApi服务。我们在日志网站的场景中提到:用户不能直接为日志网站(third party application)提供QQ(resource owner)的用户名和密码。而此时third party application、authorization server、resource owner都是一家人,Resource owner对third party application足够信任,所以我们才能采取这种模式来实现。

五、使用owin来实现密码模式

owin集成了OAuth2.0的实现,所以在webapi中使用owin来打造authorization无疑是最简单最方便的方案。

  1. 新建webApi项目
  2. 安装Nuget package: Microsoft.AspNet.WebApi.Owin Microsoft.Owin.Host.SystemWeb
  3. 增加owin的入口类:Startup.cs

在项目中新建一个类,命名为Startup.cs,这个类将作为owin的启动入口,添加下面的代码

[assembly: OwinStartup(typeof(OAuthPractice.ProtectedApi.Startup))]
namespace OAuthPractice.ProtectedApi
{
    public class Startup
    {
 
        public void Configuration(IAppBuilder app)
        {
            var config = new HttpConfiguration();
            WebApiConfig.Register(config);
            app.UseWebApi(config);
        }
 
    }
}

另外修改WebApiConfig.Register(HttpConfiguration config)方法:

public static class WebApiConfig
{
    public static void Register(HttpConfiguration config)
    {
        config.MapHttpAttributeRoutes();
 
        config.Routes.MapHttpRoute(
            name: "DefaultApi",
            routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
            defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
        );
 
        var jsonFormatter = config.Formatters.OfType<JsonMediaTypeFormatter>().First();
        jsonFormatter.SerializerSettings.ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver();
    }
}

最后两句话将会使用CamelCase命名法序列化webApi的返回结果。

3.使用ASP.NET Identity 实现一个简单的用户认证功能,以便我们生成用户名和密码

安装nuget package:

Microsoft.AspNet.Identity.Owin

Microsoft.AspNet.Identity.EntityFramework

4.新建一个Auth的文件夹,并添加AuthContext类:

public class AuthContext : IdentityDbContext<IdentityUser>
    {
        public AuthContext():base("AuthContext")
        {
             
        }
    }

同时在web.config中添加connectionString:

<connectionStrings>
  <add name="AuthContext" connectionString="Data Source=.;Initial Catalog=OAuthPractice;Integrated Security=SSPI;" providerName="System.Data.SqlClient" />
</connectionStrings>

5.增加一个Entities文件夹并添加UserModel类:

public class UserModel
{
    [Required]
    [Display(Name = "UserModel name")]
    public string UserName { get; set; }
 
    [Required]
    [StringLength(100, ErrorMessage = "The {0} must be at least {2} characters long.", MinimumLength = 6)]
    [DataType(DataType.Password)]
    [Display(Name = "Password")]
    public string Password { get; set; }
 
    [DataType(DataType.Password)]
    [Display(Name = "Confirm password")]
    [Compare("Password", ErrorMessage = "The password and confirmation password do not match.")]
    public string ConfirmPassword { get; set; } 
}

6.在Auth文件夹下添加AuthRepository类,增加用户注册和查找功能

7、增加AccountController

Register方法打上了AllowAnonymous标签,意味着调用这个api无需任何授权。

8.增加一个OrderControll,添加一个受保护的api用来做实验

在Models文件夹下增加Order类:

public class Order
{
    public int OrderID { get; set; }
    public string CustomerName { get; set; }
    public string ShipperCity { get; set; }
    public Boolean IsShipped { get; set; }
 
    public static List<Order> CreateOrders()
    {
        List<Order> OrderList = new List<Order> 
        {
            new Order {OrderID = 10248, CustomerName = "Taiseer Joudeh", ShipperCity = "Amman", IsShipped = true },
            new Order {OrderID = 10249, CustomerName = "Ahmad Hasan", ShipperCity = "Dubai", IsShipped = false},
            new Order {OrderID = 10250,CustomerName = "Tamer Yaser", ShipperCity = "Jeddah", IsShipped = false },
            new Order {OrderID = 10251,CustomerName = "Lina Majed", ShipperCity = "Abu Dhabi", IsShipped = false},
            new Order {OrderID = 10252,CustomerName = "Yasmeen Rami", ShipperCity = "Kuwait", IsShipped = true}
        };
 
        return OrderList;
    }
}

增加OrderController类:

[RoutePrefix("api/Orders")]
public class OrdersController : ApiController
{
    [Authorize]
    [Route("")]
    public List<Order> Get()
    {
        return Order.CreateOrders();
    }
 
}

我们在Get()方法上加了Authorize标签,所以此api在没有授权的情况下将返回401 Unauthorize。使用postman发个请求试试:

9. 增加OAuth认证

public class Startup
{
 
    public void Configuration(IAppBuilder app)
    {
        var config = new HttpConfiguration();
        WebApiConfig.Register(config);
        ConfigureOAuth(app);
 
        //这一行代码必须放在ConfiureOAuth(app)之后
        app.UseWebApi(config);
    }
 
    public void ConfigureOAuth(IAppBuilder app)
    {
        OAuthAuthorizationServerOptions OAuthServerOptions = new OAuthAuthorizationServerOptions()
        {
            AllowInsecureHttp = true,
            TokenEndpointPath = new PathString("/token"),
            AccessTokenExpireTimeSpan = TimeSpan.FromMinutes(30),
            Provider = new SimpleAuthorizationServerProvider()
        };
 
        // Token Generation
        app.UseOAuthAuthorizationServer(OAuthServerOptions);
        app.UseOAuthBearerAuthentication(new OAuthBearerAuthenticationOptions());
    }

ConfigureOAuth(IAppBuilder app)方法开启了OAuth服务。简单说一下OAuthAuthorizationServerOptions中各参数的含义:

AllowInsecureHttp:允许客户端使用http协议请求;

TokenEndpointPath:token请求的地址,即http://localhost:端口号/token;

AccessTokenExpireTimeSpan :token过期时间;

Provider :提供具体的认证策略;

SimpleAuthorizationServerProvider的代码如下

代码太长见原文地址

ValidateClientAuthentication方法用来对third party application 认证,具体的做法是为third party application颁发appKey和appSecrect,在本例中我们省略了颁发appKey和appSecrect的环节,我们认为所有的third party application都是合法的,context.Validated(); 表示所有允许此third party application请求。

GrantResourceOwnerCredentials方法则是resource owner password credentials模式的重点,由于客户端发送了用户的用户名和密码,所以我们在这里验证用户名和密码是否正确,后面的代码采用了ClaimsIdentity认证方式,其实我们可以把他当作一个NameValueCollection看待。最后context.Validated(ticket); 表明认证通过。

只有这两个方法同时认证通过才会颁发token。

TokenEndpoint方法将会把Context中的属性加入到token中。 10、注册用户

使用postman发送注册用户的请求(http://{url}/api/account/register)服务器返回200,说明注册成功。

11、向服务器请求token

resource owner password credentials模式需要body包含3个参数:

grant_type-必须为password

username-用户名

password-用户密码

12、使用token访问受保护的api

在Header中加入:Authorization – bearer {{token}},此token就是上一步得到的token。

此时客户端在30分钟内使用该token即可访问受保护的资源。30分钟这个设置来自AccessTokenExpireTimeSpan = TimeSpan.FromMinutes(30),你可以自定义token过期时间。

六、刷新token

当token过期后,OAuth2.0提供了token刷新机制:

public void ConfigureOAuth(IAppBuilder app)
{
    OAuthAuthorizationServerOptions OAuthServerOptions = new OAuthAuthorizationServerOptions()
    {
        AllowInsecureHttp = true,
        TokenEndpointPath = new PathString("/token"),
        AccessTokenExpireTimeSpan = TimeSpan.FromSeconds(10),
        Provider = new SimpleAuthorizationServerProvider(),
 
        //refresh token provider
        RefreshTokenProvider = new SimpleRefreshTokenProvider()
    };
 
    // Token Generation
    app.UseOAuthAuthorizationServer(OAuthServerOptions);
    app.UseOAuthBearerAuthentication(new OAuthBearerAuthenticationOptions());
}

1、添加新的RefreshTokenProvider

public class SimpleRefreshTokenProvider : IAuthenticationTokenProvider
{
    public async Task CreateAsync(AuthenticationTokenCreateContext context)
    {
        var refreshTokenId = Guid.NewGuid().ToString("n");
 
        using (AuthRepository _repo = new AuthRepository())
        {
 
            var token = new RefreshToken()
            {
                Id = refreshTokenId.GetHash(),
                Subject = context.Ticket.Identity.Name,
                IssuedUtc = DateTime.UtcNow,
                ExpiresUtc = DateTime.UtcNow.AddMinutes(30)
            };
 
            context.Ticket.Properties.IssuedUtc = token.IssuedUtc;
            context.Ticket.Properties.ExpiresUtc = token.ExpiresUtc;
 
            token.ProtectedTicket = context.SerializeTicket();
 
            var result = await _repo.AddRefreshToken(token);
 
            if (result)
            {
                context.SetToken(refreshTokenId);
            }
 
        }
    }
 
    public async Task ReceiveAsync(AuthenticationTokenReceiveContext context)
    {
 
        string hashedTokenId = context.Token.GetHash();
 
        using (AuthRepository _repo = new AuthRepository())
        {
            var refreshToken = await _repo.FindRefreshToken(hashedTokenId);
 
            if (refreshToken != null)
            {
                //Get protectedTicket from refreshToken class
                context.DeserializeTicket(refreshToken.ProtectedTicket);
                var result = await _repo.RemoveRefreshToken(hashedTokenId);
            }
        }
    }
 
    public void Create(AuthenticationTokenCreateContext context)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
 
    public void Receive(AuthenticationTokenReceiveContext context)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
 
}

我们实现了其中两个异步方法,对两个同步方法不做实现。其中CreateAsync用来生成RefreshToken值,生成后需要持久化在数据库中,客户端需要拿RefreshToken来请求刷新token,此时ReceiveAsync方法将拿客户的RefreshToken和数据库中RefreshToken做对比,验证成功后删除此refreshToken。

2、重新请求token

可以看到这次请求不但得到了token,还得到了refresh_token

3、当token过期后,凭借上次得到的refresh_token重新获取token

此次请求又得到了新的refresh_token,每次refresh_token只能用一次,因为在方法ReceiveAsync中我们一旦拿到refresh_token就删除了记录。

七、总结

此文重点介绍了OAuth2.0中resource owner password credentials模式的使用,此模式可以实现资源服务为自己的客户端授权。另外文章中也提到模式4-client credentials也可以实现这种场景,但用来给有服务端的客户端使用-区别于纯html+js客户端。原因在于模式4-client credentials使用appKey+appSecrect来验证客户端,如果没有服务端的话appSecrect将暴露在js中。

同样的道理:模式1-授权码模式(authorization code)和模式2-简化模式(implicit)的区别也在于模式2-简化模式(implicit)用在无服务端的场景下,请求头中不用带appSecrect。

在webApi中使用owin来实现OAuth2.0是最简单的解决方案,另外一个方案是使用DotNetOpenOauth,这个方案的实现稍显复杂,可用的文档也较少,源码中带有几个例子我也没有直接跑起来,最后无奈之下几乎读完了整个源码才理解。

八、客户端的实现

我们将采用jquery和angular两种js框架来调用本文实现的服务端。下一篇将实现此功能,另外还要给我们的服务端加上CORS(同源策略)支持。

所有的代码都同步更新在 https://git.oschina.net/richieyangs/OAuthPractice.git

使用OAuth打造webapi认证服务供自己的客户端使用(二)

参考:

http://www.asp.net/aspnet/overview/owin-and-katana/owin-oauth-20-authorization-server

http://www.asp.net/web-api/overview/security/individual-accounts-in-web-api

http://bitoftech.net/2014/06/01/token-based-authentication-asp-net-web-api-2-owin-asp-net-identity/

原文发布于微信公众号 - 我为Net狂(dotNetCrazy)

原文发表时间:2016-07-25

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