Asp.Net 集成jwt实现对称加密

一、前置知识

1. jwt（json web token）

生成的token示例：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.
eyJ1bmlxdWVfbmFtZSI6ImFkbWluIiwiaWQiOiIxIiwicm9sZSI6ImFkbWluaXN0cmF0b3IiLCJuYmYiOjE2Nzg3NTg5MjUsImV4cCI6MTY3OTM2MzcyNSwiaWF0IjoxNjc4NzU4OTI1fQ.
GxxPDrg-WYMSVVEze2wm1r7hJ3iq06Qo5eQWyUZP25Y

有上面能看到token通过 . 点 来分割不同的三个部分：

  • 头部（Header）：主要用于说明token类型和签名算法。
{ 
    "alg": "HS256", //alg：签名算法，这里是 HMAC SHA256
    "typ": "JWT",  //typ：token类型，这里是JWT
}

接着对其进行Base64Url编码，即可获取到Token的第一部分：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
  • 载荷（Payload）：是核心，主要用于存储声明信息，如token签发者、用户Id、用户角色等。
{
    "iss": "xxx",
    "iat": xxx,
    "nbf": xxx,
    "exp": xxx,
    "aud": "xxx",
    "name": "xxx"
}

对Payload（记得去除所有换行和空格）进行Base64Url编码，即可获取到Token的第2部分：

eyJ1bmlxdWVfbmFtZSI6ImFkbWluIiwiaWQiOiIxIiwicm9sZSI6ImFkbWluaXN0cmF0b3IiLCJuYmYiOjE2Nzg3NTg5MjUsImV4cCI6MTY3OTM2MzcyNSwiaWF0IjoxNjc4NzU4OTI1fQ
  • 签名（Signature）：主要用于防止token被篡改。当服务端获取到token时，会按照如下算法计算签名，若计算出的与token中的签名一致，才认为token没有被篡改。
    签名算法：
    1. 先将Header和Payload通过点（.）连接起来，即Base64Url编码的Header.Base64Url编码的Payload，记为 text
    2. 然后使用Header中指明的签名算法对text进行加密，得到一个二进制数组，记为 signBytes
    3. 最后对 signBytes 进行Base64Url编码，得到signature，即token的第三部分:
    GxxPDrg-WYMSVVEze2wm1r7hJ3iq06Qo5eQWyUZP25Y

2. claim

官方文档
声明(Claims)是身份验证和授权中的关键概念。它是一个关于身份的声明，例如用户的名称、电子邮件地址、角色或其他相关信息，这些信息被用于标识和验证用户。Claims是通过使用JSON Web Tokens (JWTs)等身份验证和授权协议来传输的。
示例：

  1. 在控制器中检查用户是否有特定的Claim：
[Authorize(Policy = "AdminOnly")]
public IActionResult AdminAction()
{
    // 如果用户有 "admin" claim，就执行这个动作
    return View();
}
  1. 在登录过程中将用户信息存储为Claim：
var claims = new List<Claim>
{
    new Claim(ClaimTypes.Name, user.Name),
    new Claim(ClaimTypes.Email, user.Email),
    new Claim(ClaimTypes.Role, user.Role)
};

var claimsIdentity = new ClaimsIdentity(claims, CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);

await HttpContext.SignInAsync(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme,
    new ClaimsPrincipal(claimsIdentity));
  1. 在授权策略中定义要求用户必须具有的Claim：
services.AddAuthorization(options =>
{
    options.AddPolicy("AdminOnly", policy =>
        policy.RequireClaim(ClaimTypes.Role, "Admin"));
});
  1. 从用户的Claims中获取信息：
public IActionResult Profile()
{
    var userName = User.FindFirstValue(ClaimTypes.Name);
    var userEmail = User.FindFirstValue(ClaimTypes.Email);
    var userRole = User.FindFirstValue(ClaimTypes.Role);
    
    return View(new UserProfileViewModel
    {
        UserName = userName,
        Email = userEmail,
        Role = userRole
    });
}

3. 加密算法

分为对称加密以及非对称加密

  • 对称加密：发送者和接收者都需要拥有相同的密钥。
  • 非对称加密： 非对称加密使用一对密钥，其中一个密钥是私钥，只有持有者可以访问和使用它，而另一个密钥是公钥，可以向任何人公开。发送者使用接收者的公钥进行加密，接收者使用自己的私钥进行解密。

方案：

  • 采用SHA-256算法对密码进行加密
    SHA-256是一种加密哈希算法，用于将数据（比如文件或消息）转换为一串长度固定的数字签名，通常是256位二进制数字，这个数字签名可以用于校验数据的完整性和真实性。

  • 采用RSA算法对密钥进行签名和验证
    拓展RSA原理：

  1. 加密过程：
    （1）选取两个不相等的质数p和q，并计算它们的乘积n=pq。
    （2）计算欧拉函数φ(n)=(p-1)(q-1)。
    （3）选择一个比φ(n)小的正整数e，使得e与φ(n)的最大公约数为1。
    （4）计算e对于φ(n)的模反元素d，即满足(e*d) mod φ(n) = 1的正整数d。
    （5）公钥为(n,e)，私钥为(n,d)。
    （6）将明文m转换为数字，并使用公式c=m^e mod n进行加密，得到密文c。

  2. 解密过程：
    （1）使用私钥(n,d)将密文c进行解密，即计算m=c^d mod n。
    （2）将解密后的数字m转换为明文

二、集成到Asp.Net项目（对称加密）

1. 导包

Insatll-Package Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer

2. 在appsettings.json中添加密钥

  "Authenticate": {
    "Secret": "THIS IS USED TO SIGN AND VERIFY JWT TOKENS, REPLACE IT WITH YOUR OWN SECRET, IT CAN BE ANY STRING"
  },

3. 在startup.cs的ConfigureServices中或者一个Extension来进行配置

 services.AddAuthentication(options =>
        {
            options.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
            options.DefaultScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
            options.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
        }).AddJwtBearer(options =>
        {
            options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
            {
                ValidateIssuer = false,
                ValidateAudience = false,
                ValidateLifetime = false,
                ...... //你可以自定义
                IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes("你的密钥"))
            };
        });

拓展：自定义的字段可以在官方文档查询

4. 在starrtup.cs的Configure方法中启用权限

app.UseAuthentication();

ps: 要在app.UseRouting和app.UseEndpoints的中间启用

5. 在登陆接口上生成token

(1) 先组装Claim

private List<Claim> GenerateClaims(LoginDto dto)
{
    var claims = new List<Claim>
    {
        new(ClaimTypes.Name, dto.UserName),
        new(ClaimTypes.NameIdentifier, dto.Id.ToString())
    };
    claims.AddRange(dto.Roles.Select(r => new Claim(ClaimTypes.Role, r)));
    
    return claims;
}

(2) 再拿Claim去生成token

private string GenerateJwtToken(List<Claim> claims)
{
    var tokenHandler = new JwtSecurityTokenHandler();
    var secret = Encoding.UTF8.GetBytes(_secret.Value);  //选择你的字符编码
    var tokenDescriptor = new SecurityTokenDescriptor
    {
        Subject = new ClaimsIdentity(claims),
        Expires = DateTime.UtcNow.AddDays(7),
        SigningCredentials = new SigningCredentials(new SymmetricSecurityKey("你的密钥"), SecurityAlgorithms.HmacSha256Signature)
    };
    var token = tokenHandler.CreateToken(tokenDescriptor);
    
    return tokenHandler.WriteToken(token);
}

6. 在需要添加权限认证的接口上添加[Authorize]属性

    [Authorize]
    [HttpGet]
    public IActionResult GetProductById(xxxx)
    {
        var response = xxxx;
        .......   //逻辑
        return Ok(response);
    }

三、测试

1. 发出login请求

login

2. 拿着token去访问需要权限的接口

request
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