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使用OAuth打造webapi认证服务供自己的客户端使用

时间:2015-10-29 00:14:02      阅读:9918      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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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)有服务端使用流程1;

当日志网站(third party application)没有服务端,例如纯的js+html页面需要采用流程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:

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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

    icrosoft.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:

    public class AuthRepository : IDisposable
    {
        private AuthContext _ctx;

        private UserManager<IdentityUser> _userManager;

        public AuthRepository()
        {
            _ctx = new AuthContext();
            _userManager = new UserManager<IdentityUser>(new UserStore<IdentityUser>(_ctx));
        }

        public async Task<IdentityResult> RegisterUser(UserModel userModel)
        {
            IdentityUser user = new IdentityUser
            {
                UserName = userModel.UserName
            };

            var result = await _userManager.CreateAsync(user, userModel.Password);

            return result;
        }

        public async Task<IdentityUser> FindUser(string userName, string password)
        {
            IdentityUser user = await _userManager.FindAsync(userName, password);

            return user;
        }

        public void Dispose()
        {
            _ctx.Dispose();
            _userManager.Dispose();

        }
    }

7、增加AccountController

    [RoutePrefix("api/Account")]
    public class AccountController : ApiController
    {
        private readonly AuthRepository _authRepository = null;

        public AccountController()
        {
            _authRepository = new AuthRepository();
        }

        // POST api/Account/Register
        [AllowAnonymous]
        [Route("Register")]
        public async Task<IHttpActionResult> Register(UserModel userModel)
        {
            if (!ModelState.IsValid)
            {
                return BadRequest(ModelState);
            }

            IdentityResult result = await _authRepository.RegisterUser(userModel);

            IHttpActionResult errorResult = GetErrorResult(result);

            if (errorResult != null)
            {
                return errorResult;
            }

            return Ok();
        }

        protected override void Dispose(bool disposing)
        {
            if (disposing)
            {
                _authRepository.Dispose();
            }

            base.Dispose(disposing);
        }

        private IHttpActionResult GetErrorResult(IdentityResult result)
        {
            if (result == null)
            {
                return InternalServerError();
            }

            if (!result.Succeeded)
            {
                if (result.Errors != null)
                {
                    foreach (string error in result.Errors)
                    {
                        ModelState.AddModelError("", error);
                    }
                }

                if (ModelState.IsValid)
                {
                    // No ModelState errors are available to send, so just return an empty BadRequest.
                    return BadRequest();
                }

                return BadRequest(ModelState);
            }

            return null;
        }
    }

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:

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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:允许客户端一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:

    public class SimpleAuthorizationServerProvider : OAuthAuthorizationServerProvider
    {
        public override Task ValidateClientAuthentication(OAuthValidateClientAuthenticationContext context)
        {
            context.Validated();
            return Task.FromResult<object>(null);
        }

        public override async Task GrantResourceOwnerCredentials(OAuthGrantResourceOwnerCredentialsContext context)
        {
            using (AuthRepository _repo = new AuthRepository())
            {
                IdentityUser user = await _repo.FindUser(context.UserName, context.Password);

                if (user == null)
                {
                    context.SetError("invalid_grant", "The user name or password is incorrect.");
                    return;
                }
            }

            var identity = new ClaimsIdentity(context.Options.AuthenticationType);
            identity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Name, context.UserName));
            identity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.Role, "user"));
            identity.AddClaim(new Claim("sub", context.UserName));

            var props = new AuthenticationProperties(new Dictionary<string, string>
                {
                    { 
                        "as:client_id", context.ClientId ?? string.Empty
                    },
                    { 
                        "userName", context.UserName
                    }
                });

            var ticket = new AuthenticationTicket(identity, props);
            context.Validated(ticket);
        }

        public override Task TokenEndpoint(OAuthTokenEndpointContext context)
        {
            foreach (KeyValuePair<string, string> property in context.Properties.Dictionary)
            {
                context.AdditionalResponseParameters.Add(property.Key, property.Value);
            }

            return Task.FromResult<object>(null);
        }
    }

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。

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11、向服务器请求token

resource owner password credentials模式需要请求头必须包含3个参数:

grant_type-必须为password

username-用户名

password-用户密码

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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。

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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

技术分享

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

技术分享

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

 

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/

 

使用OAuth打造webapi认证服务供自己的客户端使用

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