星空体育频道: C#实现JWT无状态验证的实战应用

2021年3月1日星期一

C#实现JWT无状态验证的实战应用

前言

本文主要介绍JWT的实战运用。

准备工作

首先我们创建一个Asp.Net的，包含MVC和WebApi的Web项目。

然后使用Nuget搜索JWT，安装JWT类库，如下图。

设计思路

这里我们简单的做了一个token验证的设计，设计思路如下图所示：

代码实现

缓存

首先，我们先开发工具类，根据设计思路图可得知，我们需要一个缓存类，用于在服务器端存储token。

编写缓存相关类代码如下：

 public class CacheHelper {  public static object GetCache(string key)  {   return HttpRuntime.Cache[key];  }  public static T GetCache<T>(string key) where T : class  {   return (T)HttpRuntime.Cache[key];  }  public static bool ContainsKey(string key)  {   return GetCache(key) != null;  }  public static void RemoveCache(string key)  {   HttpRuntime.Cache.Remove(key);  }  public static void SetKeyExpire(string key, TimeSpan expire)  {   object value = GetCache(key);   SetCache(key, value, expire);  }  public static void SetCache(string key, object value)  {   _SetCache(key, value, null, null);  }  public static void SetCache(string key, object value, TimeSpan timeout)  {   _SetCache(key, value, timeout, ExpireType.Absolute);  }  public static void SetCache(string key, object value, TimeSpan timeout, ExpireType expireType)  {   _SetCache(key, value, timeout, expireType);  }  private static void _SetCache(string key, object value, TimeSpan? timeout, ExpireType? expireType)  {   if (timeout == null)    HttpRuntime.Cache[key] = value;   else   {    if (expireType == ExpireType.Absolute)    {     DateTime endTime = DateTime.Now.AddTicks(timeout.Value.Ticks);     HttpRuntime.Cache.Insert(key, value, null, endTime, Cache.NoSlidingExpiration);    }    else    {     HttpRuntime.Cache.Insert(key, value, null, Cache.NoAbsoluteExpiration, timeout.Value);    }   }  } } /// <summary> /// 过期类型 /// </summary> public enum ExpireType {  /// <summary>  /// 绝对过期  /// 注：即自创建一段时间后就过期  /// </summary>  Absolute,  /// <summary>  /// 相对过期  /// 注：即该键未被访问后一段时间后过期，若此键一直被访问则过期时间自动延长  /// </summary>  Relative, }

如上述代码所示，我们编写了缓存帮助类—CacheHelper类。

CacheHelper类：使用HttpRuntime的缓存，类里实现缓存的增删改，因为使用的是HttpRuntime，所以，如果没有设置缓存的超时时间，则缓存的超时时间等于HttpRuntime.Cache配置的默认超时时间。

如果网站挂载在IIS里，那么，HttpRuntime.Cache配置超时时间的地方在该网站的应用程序池中，如下图：

Jwt的帮助类

现在我们编写Jwt的帮助类，代码如下：

public class JwtHelper{ //私钥  public const string secret = "MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNAmD7RTE2drj6hf3oZjJpMPZUQ1Qjb5H3K3PNwIDAQAB";  /// <summary> /// <summary> /// 生成JwtToken /// </summary> /// <param name="payload">不敏感的用户数据</param> /// <returns></returns> public static string SetJwtEncode(string username,int expiresMinutes) {  //格式如下  var payload = new Dictionary<string, object>  {   { "username",username },   { "exp ", expiresMinutes },   { "domain", "" }  };  IJwtAlgorithm algorithm = new HMACSHA256Algorithm();  IJsonSerializer serializer = new JsonNetSerializer();  IBase64UrlEncoder urlEncoder = new JwtBase64UrlEncoder();  IJwtEncoder encoder = new JwtEncoder(algorithm, serializer, urlEncoder);  var token = encoder.Encode(payload, secret);   return token; }  /// <summary> /// 根据jwtToken 获取实体 /// </summary> /// <param name="token">jwtToken</param> /// <returns></returns> public static IDictionary<string,object> GetJwtDecode(string token) {  IJsonSerializer serializer = new JsonNetSerializer();  IDateTimeProvider provider = new UtcDateTimeProvider();  IJwtValidator validator = new JwtValidator(serializer, provider);  IBase64UrlEncoder urlEncoder = new JwtBase64UrlEncoder();  IJwtAlgorithm algorithm = new HMACSHA256Algorithm();  IJwtDecoder decoder = new JwtDecoder(serializer, validator, urlEncoder, algorithm);  var dicInfo = decoder.DecodeToObject(token, secret, verify: true);//token为之前生成的字符串  return dicInfo; }}

代码很简单，实现了JWT的Code的创建和解析。

注：JWT的Code虽然是密文，但它是可以被解析的，所以我们不要在Code里存储重要信息，比如密码。

JWT的Code与解析后的内容如下图所示，左边未Code，右边未解析的内容。

AuthenticationHelper验证帮助类

现在，我们已经可以编写验证类了，利用刚刚已创建的缓存帮助类和JWT帮助类。

AuthenticationHelper验证帮助类代码如下：

 public class AuthenticationHelper {  /// <summary>  /// 默认30分钟  /// </summary>  /// <param name="username"></param>  public static void AddUserAuth(string username)  {   var token = JwtHelper.SetJwtEncode(username, 30);   CacheHelper.SetCache(username, token, new TimeSpan(TimeSpan.TicksPerHour / 2));  }  public static void AddUserAuth(string username, TimeSpan ts)  {   var token = JwtHelper.SetJwtEncode(username, ts.Minutes);   CacheHelper.SetCache(username, token, ts);  }  public static string GetToken(string username)  {   var cachetoken = CacheHelper.GetCache(username);   return cachetoken.ParseToString();  }  public static bool CheckAuth(string token)  {   var dicInfo = JwtHelper.GetJwtDecode(token);   var username = dicInfo["username"];   var cachetoken = CacheHelper.GetCache(username.ToString());   if (!cachetoken.IsNullOrEmpty() && cachetoken.ToString() == token)   {    return true;   }   else   {    return false;   }  } }

如代码所示，我们实现了验证token创建、验证token获取、验证Token校验三个方法。

到此，我们的基础代码已经编写完了，下面进入验证的应用。

Fliter

首先，在Global.asax文件中，为我们WebApi添加一个过滤器，代码如下：

 public class WebApiApplication : System.Web.HttpApplication {  protected void Application_Start()  {   AreaRegistration.RegisterAllAreas();   GlobalConfiguration.Configure(WebApiConfig.Register);   //webapiFilter   System.Web.Http.GlobalConfiguration.Configuration.Filters.Add(new HttpPermissionFilter());   System.Web.Http.GlobalConfiguration.Configuration.Filters.Add(new HttpExceptionFilter());   //mvcFliter   System.Web.Mvc.GlobalFilters.Filters.Add(new MvcExceptionFilter());   System.Web.Mvc.GlobalFilters.Filters.Add(new MvcPermissionFilter());   RouteConfig.RegisterRoutes(RouteTable.Routes);   BundleConfig.RegisterBundles(BundleTable.Bundles);  } }

代码中创建了四个过滤器，分别是MVC的请求和异常过滤器和WebApi的请求和异常过滤器。

这里我们主要看WebApi的请求过滤器——HttpPermissionFilter。代码如下：

public class HttpPermissionFilter : System.Web.Http.Filters.ActionFilterAttribute{ public override void OnActionExecuting(HttpActionContext actionContext) {  string url ="请求Url" + actionContext.Request.RequestUri.ToString();   var action = actionContext.ActionDescriptor.ActionName.ToLower();  var controller = actionContext.ControllerContext.ControllerDescriptor.ControllerName.ToLower();  if (controller != "login" && controller != "loginout")  {    //客户端段token获取   var token = actionContext.Request.Headers.Authorization != null ? actionContext.Request.Headers.Authorization.ToString() : "";   //服务端获取token 与客户端token进行比较   if (!token.IsNullOrEmpty() && AuthenticationHelper.CheckAuth(token))   {    //认证通过，可进行日志等处理    }   else   {     throw new Exception("Token无效");   }   } }}

我们的HttpPermissionFilter类继承了System.Web.Http.Filters.ActionFilterAttribute，这样他就可以截获所有的WebApi请求了。

然后我们重写了他的OnActionExecuting方法，在方法里，我们查询到当前请求的Controller的名称，然后对其进行了一个简单的判断，如果是login（登录）或loginout（登出），那我们就不对他的token进行验证。如果是其他请求，则会从请求的Headers的Authorization属性里读取token，并使用AuthenticationHelper类对这个token进行正确性的验证。

WebApi接口

现在我们编写WebApi接口，编写一个登录接口和一个普通请求接口。

登录接口：这里我们使用AuthenticationHelper类创建一个token，并把他存储到缓存中。

然后再把token返回给调用者。

普通接口：这里我们不做任何操作，就是简单的返回成功，因为是否可以访问这个接口，已经又Filter控制了。

代码如下:

public class LoginController : ApiController{  public string Get(string username,string pwd) {  AuthenticationHelper.AddUserAuth(username, new TimeSpan(TimeSpan.TicksPerMinute * 5));//5分钟   string token = AuthenticationHelper.GetToken(username);  return token; } }public class RequestController : ApiController{  public string Get() {  return "请求成功"; } }

测试页面

现在我们编写测试页面，这里我们实现三个按钮，登录、带token访问Api、无token访问Api。

代码如下：

<div>  <script>  $(document).ready(function () {   $("#request").click(function () {    var token = window.localStorage.getItem('token');    if (token) {     $.ajax({      type: "GET",      url: "http://localhost:50525/api/Request",      success: function (data) {       $('#con').append('<div> success：' + data + '</div>');       console.log(data);      },      beforeSend: function (xhr) {       //向Header头中添加Authirization       xhr.setRequestHeader("Authorization", token);      },      error: function (
测试结果如下：
如上图所示，我们已经成功实现简单的token验证。
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到此JWT的实战应用就已经介绍完了。
代码已经传到Github上了，欢迎大家下载。
Github地址： https://github.com/kiba518/JwtNet
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