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前言

随着现代Web应用程序的迅猛发展，前端设备与后端之间的通信变得越来越重要。前端设备如手机、平板、电脑等层出不穷，为了与之进行有效的通信，一种统一的机制应运而生。于是，API架构的潮流应运而生，而RESTful API的设计思想理论成为了互联网应用程序中备受欢迎的一种方式。

在RESTful API的架构中，为了确保通信的安全性和可靠性，我们需要一种标准的、通用的、无状态的、与语言无关的身份认证方式来实现API接口的认证。HTTP提供了一套标准的身份验证框架，服务端可以根据需要对客户端的请求进行质询，客户端则根据质询提供相应的身份验证凭证。

质询与应答的工作流程如下：服务端在认为客户端请求未授权时，会返回401状态码（Unauthorized），并在WWW-Authenticate头中添加如何进行验证的信息，这些信息中至少包含一种质询方式。然后，客户端可以在后续的请求中添加Authorization头进行验证，其Value值为身份验证的凭证信息。

本文将为您详细介绍一种基于Jwt Bearer方式的认证。这种认证方式不仅属于HTTP协议标准验证，还随着OAuth协议的普及而开始广泛流行。其详细定义可参见RFC 6570。

Bearer认证

Bearer认证是一种基于HTTP协议标准的身份验证方式，与OAuth协议紧密相连。在这种认证方式中，客户端在请求头中的Authorization字段使用“Bearer”作为前缀，后面紧跟着有效的认证令牌（Token）。服务器在接收到请求时，会验证该令牌的有效性，以确定请求是否由授权用户发起。这种认证方式具有许多优势，如安全性高、易于实现和跨平台兼容性等。

通过Bearer认证，我们可以实现无状态的认证过程，即用户只需在初次登录时进行身份验证，之后的所有请求都将通过令牌进行身份验证，无需再次输入用户名和密码。这大大提高了用户体验和应用程序的安全性。Bearer认证还具有与语言无关的特性，可以在各种编程语言和框架中使用，为开发人员提供了极大的便利。

本文回顾了RESTful API的身份认证需求，介绍了HTTP身份验证框架的基本原理和质询与应答的工作流程。然后重点阐述了本文要介绍的Bearer认证方式，它是一种基于HTTP协议标准的身份验证方式，具有许多优势。通过Bearer认证，我们可以实现安全、可靠、无状态的API接口认证，提高应用程序的安全性和用户体验。使用Bearer验证的好处在于其提供了一种简单而有效的身份验证方法，特别是在API和Web服务中。以下是使用Bearer验证的一些主要好处：

1. 简单性：Bearer验证基于HTTP标准，易于理解和实现。开发者可以轻松地理解和使用它，不需要深入了解复杂的身份验证机制。

2. 安全性：Bearer令牌采用了加密技术，确保了身份验证过程的安全性。一旦令牌被盗或泄露，由于令牌时效性，攻击者只能在有限的时间内使用它，这提供了额外的安全性。应用程序可以控制令牌的颁发和验证，增加了安全性。

3. 跨平台兼容性：由于Bearer验证基于HTTP标准，因此它可以在各种平台和应用程序上广泛使用，具有很好的兼容性。无论是前端还是后端应用，都可以轻松实现Bearer验证。

4. 可扩展性：Bearer验证可以轻松地与现有的基础设施集成，而无需对现有系统进行大规模更改。由于其基于标准协议，可以轻松地在不同的服务之间传递令牌，从而实现单点登录（SSO）等功能。

5. 灵活性：与基于cookie的会话管理相比，Bearer令牌提供了一种更加灵活的身份验证方法。令牌可以在不同的设备和用户会话之间共享，无需在用户每次请求时重新验证。这为用户提供了更好的体验，并允许应用程序更好地处理并发请求。

跨域资源共享（CORS）的限制下，cookies与CORS并不能随心所欲地跨越不同的域名。但Bearer验证则不同，它能在任何域名下，借助HTTP header头部轻松传输用户信息。对于移动设备用户来说，使用Bearer验证是个明智的选择。因为与Cookie容器打交道在原生应用（如iOS、Android、WindowsPhone等）中并不友好，而Bearer验证则显得简洁明快。更重要的是，由于Bearer验证不再依赖cookies，它也成功地避免了跨站请求攻击（CSRF）。

在传统的Cookie认证中，当用户未登录时，通常会收到一个302重定向到登录页面，这在非浏览器环境下处理起来相当棘手。而Bearer验证则更人性化，它返回的是标准的401挑战。接下来我们重点聊聊Bearer认证的核心BEARER_TOKEN，如何确保Token的安全至关重要。一种是通过HTTPS加密传输，另一种是采用Token编码签名的方式。而目前最受欢迎的Token编码签名方式就是JSON WEB TOKEN。

Json web token（JWT）是一种基于JSON的开放标准（RFC 7519），用于在网络应用环境间传递声明。这种token设计得既紧凑又安全，尤其适用于分布式站点的单点登录（SSO）场景。JWT的声明通常用于在身份提供者和服务提供者之间传递被认证的用户身份信息，以便从资源服务器获取资源。它还可以包含其他业务逻辑所必需的信息。这个token既可以用于认证，也可以被加密。

JWT的结构简洁而富有内涵，由三部分组成，通过“.”进行分割，包括头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。若你对JWT的特点和基本原理还不太了解，强烈推荐你查阅之前的文章做进一步的了解。

深入研读后，我们会发现JWT的魅力在于它的通用性、紧凑性和可扩展性。其通用性得益于json的普及性，使得JWT能跨语言支持，如JAVA、JavaScript、NodeJS、PHP等。其紧凑性体现在JWT的构成非常简单，字节占用小，可轻松通过HTTP的header中的GET、POST等方式进行传输。而其可扩展性则源于JWT自身的结构特点，因为有了载荷部分，包含了其他业务逻辑所必需的非敏感信息，无需在服务端保存会话信息，使得应用扩展变得轻而易举。

注册并配置JWT Bearer认证服务

在ASP.NET Core项目中，我们需要注册并配置JWT Bearer认证服务以支持基于JWT的认证机制。以下是具体的步骤和代码示例：

在`ConfigureServices`方法中注册JWT Bearer认证服务并添加到容器中：

```csharp

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)

{

services.AddControllers(); // 添加MVC控制器支持

// 定义JWT相关配置参数

var issuer = "JWTBearer.Auth"; // 令牌颁发机构

var audience = "api.auth"; // 令牌受众群体

var secretCredentials = "q2xiARx$4x3TKqBJ"; // 用于签名的密钥

// 配置JWT认证服务

services.AddAuthentication(options =>

{

options.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme; // 设置默认认证方案为JWT Bearer

options.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme; // 设置默认挑战方案为JWT Bearer

})

.AddJwtBearer(options =>

{

// 配置JWT验证参数

options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters

{

ValidateIssuer = true, // 是否验证发行人，此处设置为true表示验证发行人信息是否匹配Issuer参数值

ValidateAudience = true, // 是否验证受众群体，此处设置为true表示验证受众群体信息是否匹配Audience参数值

ValidateIssuerSigningKey = true, // 是否验证签名密钥是否匹配提供的密钥，此处设置为true表示验证签名密钥是否正确

IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.ASCII.GetBytes(secretCredentials)), // 设置签名密钥用于验证令牌签名是否有效

第二章：接口资源保护

为了创建需要授权保护的资源控制器，我们可以使用API生成项目自带的控制器作为示例，比如WeatherForecastController.cs。在这个控制器上应用Authorize属性即可实现授权保护。

下面是该控制器的代码示例：

```csharp

[ApiController]

[Route("[controller]")]

[Authorize]

public class WeatherForecastController : ControllerBase

{

// 私有字段定义天气预报的摘要和日志记录器

private static readonly string[] Summaries = new[] {"Freezing", "Bracing", "Chilly", "Cool", "Mild", "Warm", "Balmy", "Hot", "Sweltering", "Scorching"};

private readonly ILogger _logger;

public WeatherForecastController(ILogger logger)

{

_logger = logger; // 初始化日志记录器

}

// 获取天气预报的HTTP GET方法

[HttpGet]

public IEnumerable Get()

{

var rng = new Random(); // 创建随机数生成器实例

return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast

{

Date = DateTime.Now.AddDays(index), // 设置预报日期为当前日期加上随机数生成的偏移量天数

TemperatureC = rng.Next(-20, 55), // 生成随机温度值（摄氏度）在-20至55之间，含边界值）范围间。选择生成天气类型的随机值赋给Summary属性，其范围是在定义的Summaries数组内随机选取。将生成的天气预报数组返回。 汇总数据并返回生成的天气预报数组。每个天气预报包含日期、温度（摄氏度）和天气类型摘要。天气类型摘要从预定义的摘要列表中随机选择。生成的天气预报数组作为返回值返回给客户端。整个Get方法基于随机数生成数据模拟天气预报情况，实际使用时可能需要根据实际情况进行数据生成和处理。最终返回的是包含生成的天气预报的集合（数组）。这一系列操作在应用程序中以接口的接口保护方式进行处理。这是通过在控制器级别添加Authorize标签来实现的接口级别的安全性控制，确保只有经过身份验证的用户才能访问特定资源或数据。通过这种保护机制，可以确保数据的机密性和完整性，并遵循API的安全最佳实践。这种授权机制是构建安全API的关键组成部分之一。通过生成Token进行身份验证和授权是保护API接口的一种常见方法。为此我们需要生成Token并集成到身份验证系统中来管理用户的访问权限和验证用户身份合法性。（接下来章节描述）生成Token第三章为了实施身份验证和授权管理在API接口上通常使用Token。微软虽然为我们内置了JwtBearer验证机制但是并没有提供Token的发放功能所以我们自行实现生成Token的方法为了生成Token我们可以引入NuGet包System.IdentityModel.Tokens.Jwt这个包为我们提供了创建Token的帮助类通过调用WriteToken方法根据参数SecurityToken实例化JwtSecurityToken并指定可选参数类来生成Token这些步骤构成了生成Token的基本流程为后续的API接口授权提供了基础通过生成的Token进行身份验证和授权管理可以确保API接口的安全性防止未经授权的访问和数据泄露风险从而保护系统的整体安全。（续篇）在实际应用中我们还需要对生成的Token进行管理和验证确保它们的安全性和有效性以便对用户的访问请求进行准确的授权和验证实现这一点的具体方法和细节将在后续的文章中详细讨论和分析我们会介绍如何使用这些工具和技术来保护我们的API接口以及处理常见的安全性和性能问题从而构建健壮和安全的应用程序。（后续扩展内容）此外我们还会其他相关的主题如如何管理用户身份和权限如何实施安全的通信和数据存储等这些主题对于构建安全的应用程序至关重要它们将帮助我们更好地理解和应对现代软件开发中的安全挑战从而为用户提供更安全可靠的服务。（扩展结尾）通过这些措施我们可以构建一个安全的应用程序接口确保数据的机密性和完整性保护用户的隐私和权益从而为用户提供更好的服务体验并满足现代软件开发的安全需求。（总结性结尾）总之接口资源保护和生成Token是构建安全API的关键步骤通过这些措施我们可以确保只有经过身份验证的用户才能访问特定的资源或数据从而保护数据的机密性和完整性在后续的文章中我们将深入这些主题以及其他相关的安全话题帮助读者更好地理解和应对现代软件开发中的安全挑战。（文章结束） 在这篇文章中我们简要介绍了接口资源保护和生成Token的重要性以及如何实现这些功能的过程通过引入NuGet包和特定的代码示例展示了创建安全API的关键步骤在后续的文章中我们将深入这些主题以及其他相关的安全话题帮助读者建立对现代软件开发中安全问题的全面理解并实现更健壮和安全的应用程序。（文章结束后的延伸思考）如何确保生成的Token的安全性和有效性是一个重要的考虑因素未来我们还将如何在API接口中实现更高级别的安全措施如防止暴力破解和跨站请求伪造攻击等这些安全措施对于保护应用程序和用户的数据至关重要。（延伸思考你已经提供了非常详细的代码和说明，用于生成一个带有指定参数的 JWT（JSON Web Token）。这段代码的主要功能是通过使用提供的参数（如发行人、受众、声明等）创建一个新的 `JwtSecurityToken`，然后使用这个令牌生成一个JWT。这是一个典型的在身份验证和授权场景中使用的做法。

以下是对你代码的一些点评和建议：

1. 代码可读性：你的代码已经很清晰并且组织得很好，使得读者可以很容易理解每一部分的功能。继续保持这种风格是很好的。

2. 异常处理：你已经包含了异常处理来捕获可能的问题，这是一个很好的做法。对于 `SecurityKey` 的长度问题，你已经给出了明确的提示，这对于使用者来说是非常有帮助的。

3. 代码组织：你在控制器中组织了生成JWT的代码，这是很合适的。对于真实的应用，你可能还需要添加更多的功能，比如验证用户的身份、从数据库获取用户信息等。

4. 安全性：使用 HMAC SHA256 进行签名是一个很好的做法，因为它提供了良好的安全性。确保你的应用的其他部分也使用了安全的做法，特别是与身份验证和授权相关的部分。

5. 返回值：返回的是一个包含访问令牌和令牌类型的对象。这是一个标准的做法，使得客户端可以使用这个令牌来进行进一步的请求。

6. 参数化：你已经通过参数化方式定义了JWT的各个部分，这使得代码更加灵活和可重用。这是一个很好的实践。

HTTP认证：从Basic到Digest的演变

在信息技术领域，HTTP认证是一种关键的安全机制，它允许用户对网络资源进行访问控制。本文将带您了解两种常见的HTTP认证方式：Basic和Digest，以及它们在实际应用中的运作过程。

一、访问Token获取方法，初步体验认证过程

我们需要获取一个access_token。在没有添加请求头token值的情况下，我们尝试访问资源接口，服务器返回了401未授权的错误。这表明，我们必须通过某种认证方式才能获得访问权限。随后，我们在请求头中通过Authorization加入之前获取的token值，再次进行访问。这次，我们成功获取了访问资源控制器