一、前言
關于表單驗證，已經有不少的文章，相信Web開發人員也都基本寫過，最近在一個個人項目中剛好用到，在這里與大家分享一下。本來想從用戶注冊開始寫起，但發現東西比較多，涉及到界面、前端驗證、前端加密、后臺解密、用戶密碼Hash、權限驗證等等，文章寫起來可能會很長，所以這里主要介紹的是登錄驗證和權限控制部分，有興趣的朋友歡迎一起交流。
一般驗證方式有Windows驗證和表單驗證，web項目用得更多的是表單驗證。原理很簡單，簡單地說就是利用瀏覽器的cookie，將驗證令牌存儲在客戶端瀏覽器上，cookie每次會隨請求發送到服務器，服務器驗證這個令牌。通常一個系統的用戶會分為多種角色：匿名用戶、普通用戶和管理員；這里面又可以再細分，例如用戶可以是普通用戶或Vip用戶，管理員可以是普通管理員或超級管理員等。在項目中，我們有的頁面可能只允許管理員查看，有的只允許登錄用戶查看，這就是角色區分（Roles）；某些特別情況下，有些頁面可能只允許叫“張三”名字的人查看，這就是用戶區分（Users）。
我們先看一下最后要實現的效果：
1.這是在Action級別的控制。
public class Home1Controller : Controller
{
//匿名訪問
public ActionResult Index()
{
return View();
}
//登錄用戶訪問
[RequestAuthorize]
public ActionResult Index2()
{
return View();
}
//登錄用戶，張三才能訪問
[RequestAuthorize(Users="張三")]
public ActionResult Index3()
{
return View();
}
//管理員訪問
[RequestAuthorize(Roles="Admin")]
public ActionResult Index4()
{
return View();
}
}
2.這是在Controller級別的控制。當然，如果某個Action需要匿名訪問，也是允許的，因為控制級別上，Action優先級大于Controller。
//Controller級別的權限控制
[RequestAuthorize(User="張三")]
public class Home2Controller : Controller
{
//登錄用戶訪問
public ActionResult Index()
{
return View();
}
//允許匿名訪問
[AllowAnonymous]
public ActionResult Index2()
{
return View();
}
}
3.Area級別的控制。有時候我們會把一些模塊做成分區，當然這里也可以在Area的Controller和Action進行標記。
從上面可以看到，我們需要在各個地方進行標記權限，如果把Roles和Users硬寫在程序中，不是很好的做法。我希望能更簡單一點，在配置文件進行說明。例如如下配置：
?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
!--
1.這里可以把權限控制轉移到配置文件，這樣就不用在程序中寫roles和users了
2.如果程序也寫了，那么將覆蓋配置文件的。
3.action級別的優先級 > controller級別 > Area級別
-->
root>
!--area級別-->
area name="Admin">
roles>Admin/roles>
/area>
!--controller級別-->
controller name="Home2">
user>張三/user>
/controller>
!--action級別-->
controller name="Home1">
action name="Inde3">
users>張三/users>
/action>
action name="Index4">
roles>Admin/roles>
/action>
/controller>
/root>
寫在配置文件里，是為了方便管理，如果程序里也寫了，將覆蓋配置文件的。ok，下面進入正題。
二、主要接口
先看兩個主要用到的接口。
IPrincipal 定義了用戶對象的基本功能，接口定義如下：
public interface IPrincipal
{
//標識對象
IIdentity Identity { get; }
//判斷當前角色是否屬于指定的角色
bool IsInRole(string role);
}
它有兩個主要成員，IsInRole用于判斷當前對象是否屬于指定角色的，IIdentity定義了標識對象信息。HttpContext的User屬性就是IPrincipal類型的。
IIdentity 定義了標識對象的基本功能，接口定義如下：
public interface IIdentity
{
//身份驗證類型
string AuthenticationType { get; }
//是否驗證通過
bool IsAuthenticated { get; }
//用戶名
string Name { get; }
}
IIdentity包含了一些用戶信息，但有時候我們需要存儲更多信息，例如用戶ID、用戶角色等，這些信息會被序列到cookie中加密保存，驗證通過時可以解碼再反序列化獲得，狀態得以保存。例如定義一個UserData。
public class UserData : IUserData
{
public long UserID { get; set; }
public string UserName { get; set; }
public string UserRole { get; set; }
public bool IsInRole(string role)
{
if (string.IsNullOrEmpty(role))
{
return true;
}
return role.Split(',').Any(item => item.Equals(this.UserRole, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));
}
public bool IsInUser(string user)
{
if (string.IsNullOrEmpty(user))
{
return true;
}
return user.Split(',').Any(item => item.Equals(this.UserName, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));
}
}
UserData實現了IUserData接口，該接口定義了兩個方法：IsInRole和IsInUser，分別用于判斷當前用戶角色和用戶名是否符合要求。該接口定義如下：
public interface IUserData
{
bool IsInRole(string role);
bool IsInUser(string user);
}
接下來定義一個Principal實現IPrincipal接口，如下：
public class Principal : IPrincipal
{
public IIdentity Identity{get;private set;}
public IUserData UserData{get;set;}
public Principal(FormsAuthenticationTicket ticket, IUserData userData)
{
EnsureHelper.EnsureNotNull(ticket, "ticket");
EnsureHelper.EnsureNotNull(userData, "userData");
this.Identity = new FormsIdentity(ticket);
this.UserData = userData;
}
public bool IsInRole(string role)
{
return this.UserData.IsInRole(role);
}
public bool IsInUser(string user)
{
return this.UserData.IsInUser(user);
}
}
Principal包含IUserData，而不是具體的UserData，這樣很容易更換一個UserData而不影響其它代碼。Principal的IsInRole和IsInUser間接調用了IUserData的同名方法。
三、寫入cookie和讀取cookie
接下來，需要做的就是用戶登錄成功后，創建UserData，序列化，再利用FormsAuthentication加密，寫到cookie中；而請求到來時，需要嘗試將cookie解密并反序列化。如下：
public class HttpFormsAuthentication
{
public static void SetAuthenticationCookie(string userName, IUserData userData, double rememberDays = 0)
{
EnsureHelper.EnsureNotNullOrEmpty(userName, "userName");
EnsureHelper.EnsureNotNull(userData, "userData");
EnsureHelper.EnsureRange(rememberDays, "rememberDays", 0);
//保存在cookie中的信息
string userJson = JsonConvert.SerializeObject(userData);
//創建用戶票據
double tickekDays = rememberDays == 0 ? 7 : rememberDays;
var ticket = new FormsAuthenticationTicket(2, userName,
DateTime.Now, DateTime.Now.AddDays(tickekDays), false, userJson);
//FormsAuthentication提供web forms身份驗證服務
//加密
string encryptValue = FormsAuthentication.Encrypt(ticket);
//創建cookie
HttpCookie cookie = new HttpCookie(FormsAuthentication.FormsCookieName, encryptValue);
cookie.HttpOnly = true;
cookie.Domain = FormsAuthentication.CookieDomain;
if (rememberDays > 0)
{
cookie.Expires = DateTime.Now.AddDays(rememberDays);
}
HttpContext.Current.Response.Cookies.Remove(cookie.Name);
HttpContext.Current.Response.Cookies.Add(cookie);
}
public static Principal TryParsePrincipalTUserData>(HttpContext context)
where TUserData : IUserData
{
EnsureHelper.EnsureNotNull(context, "context");
HttpRequest request = context.Request;
HttpCookie cookie = request.Cookies[FormsAuthentication.FormsCookieName];
if(cookie == null || string.IsNullOrEmpty(cookie.Value))
{
return null;
}
//解密cookie值
FormsAuthenticationTicket ticket = FormsAuthentication.Decrypt(cookie.Value);
if(ticket == null || string.IsNullOrEmpty(ticket.UserData))
{
return null;
}
IUserData userData = JsonConvert.DeserializeObjectTUserData>(ticket.UserData);
return new Principal(ticket, userData);
}
}
在登錄時，我們可以類似這樣處理：
public ActionResult Login(string userName,string password)
{
//驗證用戶名和密碼等一些邏輯...
UserData userData = new UserData()
{
UserName = userName,
UserID = userID,
UserRole = "Admin"
};
HttpFormsAuthentication.SetAuthenticationCookie(userName, userData, 7);
//驗證通過...
}
登錄成功后，就會把信息寫入cookie，可以通過瀏覽器觀察請求，就會有一個名稱為"Form"的Cookie（還需要簡單配置一下配置文件），它的值是一個加密后的字符串，后續的請求根據此cookie請求進行驗證。具體做法是在HttpApplication的AuthenticateRequest驗證事件中調用上面的TryParsePrincipal，如：
protected void Application_AuthenticateRequest(object sender, EventArgs e)
{
HttpContext.Current.User = HttpFormsAuthentication.TryParsePrincipalUserData>(HttpContext.Current);
}
這里如果驗證不通過，HttpContext.Current.User就是null，表示當前用戶未標識。但在這里還不能做任何關于權限的處理，因為上面說到的，有些頁面是允許匿名訪問的。
三、AuthorizeAttribute
這是一個Filter，在Action執行前執行，它實現了IActionFilter接口。關于Filter，可以看我之前的這篇文章，這里就不多介紹了。我們定義一個RequestAuthorizeAttribute繼承AuthorizeAttribute，并重寫它的OnAuthorization方法，如果一個Controller或者Action標記了該特性，那么該方法就會在Action執行前被執行，在這里判斷是否已經登錄和是否有權限，如果沒有則做出相應處理。具體代碼如下：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method)]
public class RequestAuthorizeAttribute : AuthorizeAttribute
{
//驗證
public override void OnAuthorization(AuthorizationContext context)
{
EnsureHelper.EnsureNotNull(context, "httpContent");
//是否允許匿名訪問
if (context.ActionDescriptor.IsDefined(typeof(AllowAnonymousAttribute), false))
{
return;
}
//登錄驗證
Principal principal = context.HttpContext.User as Principal;
if (principal == null)
{
SetUnAuthorizedResult(context);
HandleUnauthorizedRequest(context);
return;
}
//權限驗證
if (!principal.IsInRole(base.Roles) || !principal.IsInUser(base.Users))
{
SetUnAuthorizedResult(context);
HandleUnauthorizedRequest(context);
return;
}
//驗證配置文件
if(!ValidateAuthorizeConfig(principal, context))
{
SetUnAuthorizedResult(context);
HandleUnauthorizedRequest(context);
return;
}
}
//驗證不通過時
private void SetUnAuthorizedResult(AuthorizationContext context)
{
HttpRequestBase request = context.HttpContext.Request;
if (request.IsAjaxRequest())
{
//處理ajax請求
string result = JsonConvert.SerializeObject(JsonModel.Error(403));
context.Result = new ContentResult() { Content = result };
}
else
{
//跳轉到登錄頁面
string loginUrl = FormsAuthentication.LoginUrl + "?ReturnUrl=" + preUrl;
context.Result = new RedirectResult(loginUrl);
}
}
//override
protected override void HandleUnauthorizedRequest(AuthorizationContext filterContext)
{
if(filterContext.Result != null)
{
return;
}
base.HandleUnauthorizedRequest(filterContext);
}
}
注：這里的代碼摘自個人項目中的，簡寫了部分代碼，有些是輔助類，代碼沒有貼出，但應該不影響閱讀。
1. 如果我們在HttpApplication的AuthenticateRequest事件中獲得的IPrincipal為null，那么驗證不通過。
2. 如果驗證通過，程序會進行驗證AuthorizeAttribute的Roles和User屬性。
3. 如果驗證通過，程序會驗證配置文件中對應的Roles和Users屬性。
驗證配置文件的方法如下：
private bool ValidateAuthorizeConfig(Principal principal, AuthorizationContext context)
{
//action可能有重載，重載時應該標記ActionName區分
ActionNameAttribute actionNameAttr = context.ActionDescriptor
.GetCustomAttributes(typeof(ActionNameAttribute), false)
.OfTypeActionNameAttribute>().FirstOrDefault();
string actionName = actionNameAttr == null ? null : actionNameAttr.Name;
AuthorizationConfig ac = ParseAuthorizeConfig(actionName, context.RouteData);
if (ac != null)
{
if (!principal.IsInRole(ac.Roles))
{
return false;
}
if (!principal.IsInUser(ac.Users))
{
return false;
}
}
return true;
}
private AuthorizationConfig ParseAuthorizeConfig(string actionName, RouteData routeData)
{
string areaName = routeData.DataTokens["area"] as string;
string controllerName = null;
object controller, action;
if(string.IsNullOrEmpty(actionName))
{
if(routeData.Values.TryGetValue("action", out action))
{
actionName = action.ToString();
}
}
if (routeData.Values.TryGetValue("controller", out controller))
{
controllerName = controller.ToString();
}
if(!string.IsNullOrEmpty(controllerName) !string.IsNullOrEmpty(actionName))
{
return AuthorizationConfig.ParseAuthorizationConfig(
areaName, controllerName, actionName);
}
return null;
}
}
可以看到，它會根據當前請求的area、controller和action名稱，通過一個AuthorizationConfig類進行驗證，該類的定義如下：
public class AuthorizationConfig
{
public string Roles { get; set; }
public string Users { get; set; }
private static XDocument _doc;
//配置文件路徑
private static string _path = "~/Identity/Authorization.xml";
//首次使用加載配置文件
static AuthorizationConfig()
{
string absPath = HttpContext.Current.Server.MapPath(_path);
if (File.Exists(absPath))
{
_doc = XDocument.Load(absPath);
}
}
//解析配置文件，獲得包含Roles和Users的信息
public static AuthorizationConfig ParseAuthorizationConfig(string areaName, string controllerName, string actionName)
{
EnsureHelper.EnsureNotNullOrEmpty(controllerName, "controllerName");
EnsureHelper.EnsureNotNullOrEmpty(actionName, "actionName");
if (_doc == null)
{
return null;
}
XElement rootElement = _doc.Element("root");
if (rootElement == null)
{
return null;
}
AuthorizationConfig info = new AuthorizationConfig();
XElement rolesElement = null;
XElement usersElement = null;
XElement areaElement = rootElement.Elements("area")
.Where(e => CompareName(e, areaName)).FirstOrDefault();
XElement targetElement = areaElement ?? rootElement;
XElement controllerElement = targetElement.Elements("controller")
.Where(e => CompareName(e, controllerName)).FirstOrDefault();
//如果沒有area節點和controller節點則返回null
if (areaElement == null controllerElement == null)
{
return null;
}
//此時獲取標記的area
if (controllerElement == null)
{
rootElement = areaElement.Element("roles");
usersElement = areaElement.Element("users");
}
else
{
XElement actionElement = controllerElement.Elements("action")
.Where(e => CompareName(e, actionName)).FirstOrDefault();
if (actionElement != null)
{
//此時獲取標記action的
rolesElement = actionElement.Element("roles");
usersElement = actionElement.Element("users");
}
else
{
//此時獲取標記controller的
rolesElement = controllerElement.Element("roles");
usersElement = controllerElement.Element("users");
}
}
info.Roles = rolesElement == null ? null : rolesElement.Value;
info.Users = usersElement == null ? null : usersElement.Value;
return info;
}
private static bool CompareName(XElement e, string value)
{
XAttribute attribute = e.Attribute("name");
if (attribute == null || string.IsNullOrEmpty(attribute.Value))
{
return false;
}
return attribute.Value.Equals(value, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);
}
}
這里的代碼比較長，但主要邏輯就是解析文章開頭的配置信息。
簡單總結一下程序實現的步驟：
1. 校對用戶名和密碼正確后，調用SetAuthenticationCookie將一些狀態信息寫入cookie。
2. 在HttpApplication的Authentication事件中，調用TryParsePrincipal獲得狀態信息。
3. 在需要驗證的Action(或Controller)標記 RequestAuthorizeAttribute特性，并設置Roles和Users；Roles和Users也可以在配置文件中配置。
4. 在RequestAuthorizeAttribute的OnAuthorization方法中進行驗證和權限邏輯處理。
四、總結
上面就是整個登錄認證的核心實現過程，只需要簡單配置一下就可以實現了。但實際項目中從用戶注冊到用戶管理整個過程是比較復雜的，而且涉及到前后端驗證、加解密問題。關于安全問題，FormsAuthentication在加密的時候，會根據服務器的MachineKey等一些信息進行加密，所以相對安全。當然，如果說請求被惡意攔截，然后被偽造登錄還是有可能的，這是后面要考慮的問題了，例如使用安全的http協議https。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助。
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