asp.net core 使用identityServer4的密碼模式來進行身份認證(2) 認證授權原理

来源:https://www.cnblogs.com/wscar/archive/2019/03/13/10513851.html
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前言:本文將會結合asp.net core 認證源碼來分析起認證的原理與流程。asp.net core版本2.2 對於大部分使用asp.net core開發的人來說。 下麵這幾行代碼應該很熟悉了。 廢話不多說。直接看 app.UseAuthentication()的源碼 現在來看看var defau ...


前言:本文將會結合asp.net core 認證源碼來分析起認證的原理與流程。asp.net core版本2.2

對於大部分使用asp.net core開發的人來說。

下麵這幾行代碼應該很熟悉了。

services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
                .AddJwtBearer(options =>
                {
                    options.RequireHttpsMetadata = false;
                    options.Audience = "sp_api";
                    options.Authority = "http://localhost:5001";
                    options.SaveToken = true;
                    
                })         
 app.UseAuthentication();

廢話不多說。直接看 app.UseAuthentication()的源碼

 public class AuthenticationMiddleware
    {
        private readonly RequestDelegate _next;

        public AuthenticationMiddleware(RequestDelegate next, IAuthenticationSchemeProvider schemes)
        {
            if (next == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(next));
            }
            if (schemes == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(schemes));
            }

            _next = next;
            Schemes = schemes;
        }

        public IAuthenticationSchemeProvider Schemes { get; set; }

        public async Task Invoke(HttpContext context)
        {
            context.Features.Set<IAuthenticationFeature>(new AuthenticationFeature
            {
                OriginalPath = context.Request.Path,
                OriginalPathBase = context.Request.PathBase
            });

            // Give any IAuthenticationRequestHandler schemes a chance to handle the request
            var handlers = context.RequestServices.GetRequiredService<IAuthenticationHandlerProvider>();
            foreach (var scheme in await Schemes.GetRequestHandlerSchemesAsync())
            {
                var handler = await handlers.GetHandlerAsync(context, scheme.Name) as IAuthenticationRequestHandler;
                if (handler != null && await handler.HandleRequestAsync())
                {
                    return;
                }
            }

            var defaultAuthenticate = await Schemes.GetDefaultAuthenticateSchemeAsync();
            if (defaultAuthenticate != null)
            {
                var result = await context.AuthenticateAsync(defaultAuthenticate.Name);
                if (result?.Principal != null)
                {
                    context.User = result.Principal;
                }
            }

            await _next(context);
        }

現在來看看var defaultAuthenticate = await Schemes.GetDefaultAuthenticateSchemeAsync(); 幹了什麼。

在這之前。我們更應該要知道上面代碼中  public IAuthenticationSchemeProvider Schemes { get; set; } ,假如腦海中對這個IAuthenticationSchemeProvider類型的來源,有個清晰認識,對後面的理解會有很大的幫助

現在來揭秘IAuthenticationSchemeProvider 是從哪裡來添加到ioc的。

  public static AuthenticationBuilder AddAuthentication(this IServiceCollection services)
        {
            if (services == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(services));
            }

            services.AddAuthenticationCore();
            services.AddDataProtection();
            services.AddWebEncoders();
            services.TryAddSingleton<ISystemClock, SystemClock>();
            return new AuthenticationBuilder(services);
        }

紅色代碼內部邏輯中就把IAuthenticationSchemeProvider添加到了IOC中。先來看看services.AddAuthenticationCore()的源碼,這個源碼的所在的解決方案的倉庫地址是https://github.com/aspnet/HttpAbstractions,這個倉庫目前已不再維護,其代碼都轉移到了asp.net core 倉庫 。

下麵為services.AddAuthenticationCore()的源碼

 public static class AuthenticationCoreServiceCollectionExtensions
    {
        /// <summary>
        /// Add core authentication services needed for <see cref="IAuthenticationService"/>.
        /// </summary>
        /// <param name="services">The <see cref="IServiceCollection"/>.</param>
        /// <returns>The service collection.</returns>
        public static IServiceCollection AddAuthenticationCore(this IServiceCollection services)
        {
            if (services == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(services));
            }

            services.TryAddScoped<IAuthenticationService, AuthenticationService>();
            services.TryAddSingleton<IClaimsTransformation, NoopClaimsTransformation>(); // Can be replaced with scoped ones that use DbContext
            services.TryAddScoped<IAuthenticationHandlerProvider, AuthenticationHandlerProvider>();
            services.TryAddSingleton<IAuthenticationSchemeProvider, AuthenticationSchemeProvider>();
            return services;
        }

        /// <summary>
        /// Add core authentication services needed for <see cref="IAuthenticationService"/>.
        /// </summary>
        /// <param name="services">The <see cref="IServiceCollection"/>.</param>
        /// <param name="configureOptions">Used to configure the <see cref="AuthenticationOptions"/>.</param>
        /// <returns>The service collection.</returns>
        public static IServiceCollection AddAuthenticationCore(this IServiceCollection services, Action<AuthenticationOptions> configureOptions) {
            if (services == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(services));
            }

            if (configureOptions == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(configureOptions));
            }

            services.AddAuthenticationCore();
            services.Configure(configureOptions);
            return services;
        }
    }

完全就可以看待添加了一個全局單例的IAuthenticationSchemeProvider對象。現在讓我們回到MiddleWare中探究Schemes.GetDefaultAuthenticateSchemeAsync(); 幹了什麼。光看方法的名字都能猜出就是獲取的預設的認證策略。

進入到IAuthenticationSchemeProvider 實現的源碼中,按我的經驗,來看先不急看GetDefaultAuthenticateSchemeAsync()裡面的內部邏輯。必須的看下IAuthenticationSchemeProvider實現類的構造函數。它的實現類是AuthenticationSchemeProvider。

先看看AuthenticationSchemeProvider的構造方法

 public class AuthenticationSchemeProvider : IAuthenticationSchemeProvider
    {
        /// <summary>
        /// Creates an instance of <see cref="AuthenticationSchemeProvider"/>
        /// using the specified <paramref name="options"/>,
        /// </summary>
        /// <param name="options">The <see cref="AuthenticationOptions"/> options.</param>
        public AuthenticationSchemeProvider(IOptions<AuthenticationOptions> options)
            : this(options, new Dictionary<string, AuthenticationScheme>(StringComparer.Ordinal))
        {
        }

        /// <summary>
        /// Creates an instance of <see cref="AuthenticationSchemeProvider"/>
        /// using the specified <paramref name="options"/> and <paramref name="schemes"/>.
        /// </summary>
        /// <param name="options">The <see cref="AuthenticationOptions"/> options.</param>
        /// <param name="schemes">The dictionary used to store authentication schemes.</param>
        protected AuthenticationSchemeProvider(IOptions<AuthenticationOptions> options, IDictionary<string, AuthenticationScheme> schemes)
        {
            _options = options.Value;

            _schemes = schemes ?? throw new ArgumentNullException(nameof(schemes));
            _requestHandlers = new List<AuthenticationScheme>();

            foreach (var builder in _options.Schemes)
            {
                var scheme = builder.Build();
                AddScheme(scheme);
            }
        }

        private readonly AuthenticationOptions _options;
        private readonly object _lock = new object();

        private readonly IDictionary<string, AuthenticationScheme> _schemes;
        private readonly List<AuthenticationScheme> _requestHandlers;

不難看出,上面的構造方法需要一個IOptions<AuthenticationOptions> 類型。沒有這個類型,而這個類型是從哪裡的了?

答:不知到各位是否記得addJwtBearer這個方法,再找個方法裡面就註入了AuthenticationOptions找個類型。

看源碼把

 public static class JwtBearerExtensions
    {
        public static AuthenticationBuilder AddJwtBearer(this AuthenticationBuilder builder)
            => builder.AddJwtBearer(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme, _ => { });

        public static AuthenticationBuilder AddJwtBearer(this AuthenticationBuilder builder, Action<JwtBearerOptions> configureOptions)
            => builder.AddJwtBearer(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme, configureOptions);

        public static AuthenticationBuilder AddJwtBearer(this AuthenticationBuilder builder, string authenticationScheme, Action<JwtBearerOptions> configureOptions)
            => builder.AddJwtBearer(authenticationScheme, displayName: null, configureOptions: configureOptions);

        public static AuthenticationBuilder AddJwtBearer(this AuthenticationBuilder builder, string authenticationScheme, string displayName, Action<JwtBearerOptions> configureOptions)
        {
            builder.Services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton<IPostConfigureOptions<JwtBearerOptions>, JwtBearerPostConfigureOptions>());
            return builder.AddScheme<JwtBearerOptions, JwtBearerHandler>(authenticationScheme, displayName, configureOptions);
        }
    }

不難通過上述代碼看出它是及一個基於AuthenticationBuilder的擴展方法,而註入AuthenticationOptions的關鍵就在於 builder.AddScheme<JwtBearerOptions, JwtBearerHandler>(authenticationScheme, displayName, configureOptions);  這行代碼,按下F12看下源碼

 public virtual AuthenticationBuilder AddScheme<TOptions, THandler>(string authenticationScheme, string displayName, Action<TOptions> configureOptions)
            where TOptions : AuthenticationSchemeOptions, new()
            where THandler : AuthenticationHandler<TOptions>
            => AddSchemeHelper<TOptions, THandler>(authenticationScheme, displayName, configureOptions);    
private AuthenticationBuilder AddSchemeHelper<TOptions, THandler>(string authenticationScheme, string displayName, Action<TOptions> configureOptions)
            where TOptions : class, new()
            where THandler : class, IAuthenticationHandler
        {
            Services.Configure<AuthenticationOptions>(o =>
            {
                o.AddScheme(authenticationScheme, scheme => {
                    scheme.HandlerType = typeof(THandler);
                    scheme.DisplayName = displayName;
                });
            });
            if (configureOptions != null)
            {
                Services.Configure(authenticationScheme, configureOptions);
            }
            Services.AddTransient<THandler>();
            return this;
        }

照舊還是分為2個方法來進行調用,其重點就是AddSchemeHelper找個方法。其裡面配置AuthenticationOptions類型。現在我們已經知道了IAuthenticationSchemeProvider何使註入的。還由AuthenticationSchemeProvider構造方法中IOptions<AuthenticationOptions> options是何使配置的,這樣我們就對於認證有了一個初步的認識。現在可以知道對於認證中間件,必須要有一個IAuthenticationSchemeProvider 類型。而這個IAuthenticationSchemeProvider的實現類的構造函數必須要由IOptions<AuthenticationOptions> options,沒有這兩個類型,認證中間件應該是不會工作的。

回到認證中間件中。繼續看var defaultAuthenticate = await Schemes.GetDefaultAuthenticateSchemeAsync();這句代碼,源碼如下

  public virtual Task<AuthenticationScheme> GetDefaultAuthenticateSchemeAsync()
            => _options.DefaultAuthenticateScheme != null
            ? GetSchemeAsync(_options.DefaultAuthenticateScheme)
            : GetDefaultSchemeAsync();


 public virtual Task<AuthenticationScheme> GetSchemeAsync(string name)
            => Task.FromResult(_schemes.ContainsKey(name) ? _schemes[name] : null);
  private Task<AuthenticationScheme> GetDefaultSchemeAsync()
            => _options.DefaultScheme != null
            ? GetSchemeAsync(_options.DefaultScheme)
: Task.FromResult
<AuthenticationScheme>(null);

 讓我們先驗證下方法1的三元表達式,應該執行那邊呢?通過前面的代碼我們知道AuthenticationOptions是在AuthenticationBuilder類型的AddSchemeHelper方法裡面進行配置的。經過我的調試,發現方法1會走右邊。其實最終還是從一個字典中取到了預設的AuthenticationScheme對象。到這裡中間件的裡面var defaultAuthenticate = await Schemes.GetDefaultAuthenticateSchemeAsync();代碼就完了。最終就那到了AuthenticationScheme的對象。

下麵來看看 中間件中var result = await context.AuthenticateAsync(defaultAuthenticate.Name);這句代碼幹了什麼。按下F12發現是一個擴展方法,還是到HttpAbstractions解決方案裡面找下源碼

源碼如下

 public static Task<AuthenticateResult> AuthenticateAsync(this HttpContext context, string scheme) =>
            context.RequestServices.GetRequiredService<IAuthenticationService>().AuthenticateAsync(context, scheme);

通過上面的方法,發現是通過IAuthenticationService的AuthenticateAsync() 來進行認證的。那麼現在IAuthenticationService這個類是乾什麼 呢?

下麵為IAuthenticationService的定義

 public interface IAuthenticationService
    {
               Task<AuthenticateResult> AuthenticateAsync(HttpContext context, string scheme);

               Task ChallengeAsync(HttpContext context, string scheme, AuthenticationProperties properties);

               Task ForbidAsync(HttpContext context, string scheme, AuthenticationProperties properties);

               Task SignInAsync(HttpContext context, string scheme, ClaimsPrincipal principal, AuthenticationProperties properties);

                Task SignOutAsync(HttpContext context, string scheme, AuthenticationProperties properties);
    }

 IAuthenticationService的AuthenticateAsync()方法的實現源碼

public class AuthenticationService : IAuthenticationService
    {
        /// <summary>
        /// Constructor.
        /// </summary>
        /// <param name="schemes">The <see cref="IAuthenticationSchemeProvider"/>.</param>
        /// <param name="handlers">The <see cref="IAuthenticationRequestHandler"/>.</param>
        /// <param name="transform">The <see cref="IClaimsTransformation"/>.</param>
        public AuthenticationService(IAuthenticationSchemeProvider schemes, IAuthenticationHandlerProvider handlers, IClaimsTransformation transform)
        {
            Schemes = schemes;
            Handlers = handlers;
            Transform = transform;
        }
 public virtual async Task<AuthenticateResult> AuthenticateAsync(HttpContext context, string scheme)
        {
            if (scheme == null)
            {
                var defaultScheme = await Schemes.GetDefaultAuthenticateSchemeAsync();
                scheme = defaultScheme?.Name;
                if (scheme == null)
                {
                    throw new InvalidOperationException($"No authenticationScheme was specified, and there was no DefaultAuthenticateScheme found.");
                }
            }

            var handler = await Handlers.GetHandlerAsync(context, scheme);
            if (handler == null)
            {
                throw await CreateMissingHandlerException(scheme);
            }

            var result = await handler.AuthenticateAsync();
            if (result != null && result.Succeeded)
            {
                var transformed = await Transform.TransformAsync(result.Principal);
                return AuthenticateResult.Success(new AuthenticationTicket(transformed, result.Properties, result.Ticket.AuthenticationScheme));
            }
            return result;
        }
 

 通過構造方法可以看到這個類的構造方法需要IAuthenticationSchemeProvider類型和IAuthenticationHandlerProvider 類型,前面已經瞭解了IAuthenticationSchemeProvider是乾什麼的,取到配置的授權策略的名稱,那現在IAuthenticationHandlerProvider 是乾什麼的,看名字感覺應該是取到具體授權策略的handler.廢話補多少,看IAuthenticationHandlerProvider 介面定義把

 public interface IAuthenticationHandlerProvider
    {
        /// <summary>
        /// Returns the handler instance that will be used.
        /// </summary>
        /// <param name="context">The context.</param>
        /// <param name="authenticationScheme">The name of the authentication scheme being handled.</param>
        /// <returns>The handler instance.</returns>
        Task<IAuthenticationHandler> GetHandlerAsync(HttpContext context, string authenticationScheme);
    }

通過上面的源碼,跟我猜想的不錯,果然就是取得具體的授權策略

現在我就可以知道AuthenticationService是對IAuthenticationSchemeProvider和IAuthenticationHandlerProvider封裝。最終調用IAuthentionHandel的AuthenticateAsync()方法進行認證。最終返回一個AuthenticateResult對象。

總結,對於asp.net core的認證來水,他需要下麵這幾個對象

AuthenticationBuilder      扶著對認證策略的配置與初始話

IAuthenticationHandlerProvider AuthenticationHandlerProvider 負責獲取配置了的認證策略的名稱

IAuthenticationSchemeProvider AuthenticationSchemeProvider 負責獲取具體認證策略的handle

IAuthenticationService AuthenticationService 實對上面兩個Provider 的封裝,來提供一個具體處理認證的入口

IAuthenticationHandler 和的實現類,是以哦那個來處理具體的認證的,對不同認證策略的出來,全是依靠的它的AuthenticateAsync()方法。

AuthenticateResult  最終的認證結果。

哎寫的太垃圾了。

 


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