.NET Core微服务之基于IdentityServer建立授权与验证服务

一、IdentityServer的预备知识

　　要学习IdentityServer，事先得了解一下基于Token的验证体系，这是一个庞大的主题，涉及到Token，OAuth&OpenID，JWT，协议规范等等等等，园子里已经有很多介绍的文章了，个人觉得solenovex的这一篇文章《学习IdentityServer4的预备知识》言简意赅，可以快速的看看。另外savaboard的《ASP.NET Core 之 Identity 入门（一）》和《ASP.NET Core 之 Identity 入门（二）》这两篇也可以一看，对Claims和Identity的基本知识讲的比较通俗易懂，深入浅出，有故事情节，哈哈。

　　重点关注一下上面这张图（也是来自solenovex的文章），对于一个User（已注册）来说，他会首先向Authorization Server表明自己的身份（比如输入用户名和密码），然后Authorization Server为其发放了一个token，而这个token就好比是把家里的钥匙配了一把（clone）新的，此后该User就可以访问API请求获取Orders（订单）数据了。当然，实际中可能Authorization Server和API Server不在同一个区域内，它们可能只能遥望对方。此外，User还可以基于这个token去访问第三方服务，第三方服务会使用这个API来访问API Server，向其提供token比提供username&password要安全得多。

二、IdentityServer极简介绍

　　IdentityServer4（这里只使用版本号为4）是一个基于OpenID Connect和OAuth 2.0的针对ASP.NET Core 2.0的框架。IdentityServer是将规范兼容的OpenID Connect和OAuth 2.0终结点添加到任意ASP.NET Core应用程序的中间件。通常，你构建（或重新使用）包含登录和注销页面的应用程序，IdentityServer中间件会向其添加必要的协议头，以便客户端应用程序可以使用这些标准协议与其对话。

　　我们可以用IdentityServer来做啥？

　　（1）身份验证服务=>官方认证的OpenID Connect实现

　　（2）单点登录/注销（SSO）

　　（3）访问受控的API=>为不同的客户提供访问API的令牌，比如：MVC网站、SPA、Mobile App等

　　（4）等等等......

三、Started:第一个AuthorizationServer

1.1 建立一个ASP.NET Core空Web项目

　　建立ASP.NET Core项目，使用Empty空模板。

　　为了更好地查看日志信息，同时考虑到IISExpress启动起来真的很慢，修改lanuchSettings.json文件如下：

{
  "profiles": {
    "Manulife.DNC.MSAD.IdentityServer4Test": {
      "commandName": "Project",
      "launchBrowser": false,
      "environmentVariables": {
        "ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development"
      },
      "applicationUrl": "http://localhost:5000/"
    }
  }
}

1.2 安装并配置IdentityServer4

　　Step1.首先安装IdentityServer4:

NuGet>Install-Package IdentityServer4　　

　　Step2.配置ASP.NET Core管道，即修改Configure方法

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
    {
        if (env.IsDevelopment())
        {
            app.UseDeveloperExceptionPage();
        }

        app.UseIdentityServer();
    }

　　Step3.为了要把IdentityServer注册到容器中，需要对其进行配置，而这个配置中要包含三个信息：

　　（1）哪些API可以使用这个AuthorizationServer

　　（2）哪些Client可以使用这个AuthorizationServer

　　（3）哪些User可以被这个AuthrizationServer识别并授权

　　这里为了快速演示，我们写一个基于内存的静态类来快速填充上面这些信息（实际中，可以持久化在数据库中通过EF等ORM获取，也可以通过Redis获取）：

    public class InMemoryConfiguration
    {
        public static IConfiguration Configuration { get; set; }
        /// <summary>
        /// Define which APIs will use this IdentityServer
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static IEnumerable<ApiResource> GetApiResources()
        {
            return new[]
            {
                new ApiResource("clientservice", "CAS Client Service"),
                new ApiResource("productservice", "CAS Product Service"),
                new ApiResource("agentservice", "CAS Agent Service")
            };
        }

        /// <summary>
        /// Define which Apps will use thie IdentityServer
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static IEnumerable<Client> GetClients()
        {
            return new[]
            {
                new Client
                {
                    ClientId = "client.api.service",
                    ClientSecrets = new [] { new Secret("clientsecret".Sha256()) },
                    AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPasswordAndClientCredentials,
                    AllowedScopes = new [] { "clientservice" }
                },
                new Client
                {
                    ClientId = "product.api.service",
                    ClientSecrets = new [] { new Secret("productsecret".Sha256()) },
                    AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPasswordAndClientCredentials,
                    AllowedScopes = new [] { "clientservice", "productservice" }
                },
                new Client
                {
                    ClientId = "agent.api.service",
                    ClientSecrets = new [] { new Secret("agentsecret".Sha256()) },
                    AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPasswordAndClientCredentials,
                    AllowedScopes = new [] { "agentservice", "clientservice", "productservice" }
                }
            };
        }

        /// <summary>
        /// Define which uses will use this IdentityServer
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static IEnumerable<TestUser> GetUsers()
        {
            return new[]
            {
                new TestUser
                {
                    SubjectId = "10001",
                    Username = "edison@hotmail.com",
                    Password = "edisonpassword"
                },
                new TestUser
                {
                    SubjectId = "10002",
                    Username = "andy@hotmail.com",
                    Password = "andypassword"
                },
                new TestUser
                {
                    SubjectId = "10003",
                    Username = "leo@hotmail.com",
                    Password = "leopassword"
                }
            };
        }
    }

　　Step4.对于Token签名需要一对公钥和私钥，不过IdentityServer为开发者提供了一个AddDeveloperSigningCredential()方法，它会帮我们搞定这个事，并默认存到硬盘中。当切换到生产环境时，还是得使用正儿八经的证书，更换为使用AddSigningCredential()方法。

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        InMemoryConfiguration.Configuration = this.Configuration;

        services.AddIdentityServer()
            .AddDeveloperSigningCredential()
            .AddTestUsers(InMemoryConfiguration.GetUsers().ToList())
            .AddInMemoryClients(InMemoryConfiguration.GetClients())
            .AddInMemoryApiResources(InMemoryConfiguration.GetApiResources());
    }

1.3 获取你心心念念的Token

　　Step1.启动刚刚我们建立的AuthorizationServer程序，这里我们绑定的是5000端口。

　　Step2.启动Postman/SoapUI等API测试工具，通过向HTTP Body中填写数据发起POST请求：

　　Step3.发送一个错误的数据，看看返回的是啥？(这里输入了一个不在定义列表中的client_id)

　　Step4.查看控制台的日志信息：表示获取Token的这个请求成功了，日志中client_secret和password都是不会直接明文显示的。

　　Step5.IdentityServer中我们设置这几个API Service的Grant_Type是ResourceOwnerPasswordAndClientCredentials（点击这里了解=>资源拥有者密码凭据许可），因此我们还可以使用ClientCredentials（点击这里了解=>客户端凭据许可），如下所示：

　　Step6.再次查看控制台日志信息：这次没有关于User相关的任何信息显示了。

　　Step7.基本的开发结束，对于开发阶段，我们使用IdentityServer为开发者提供的临时证书即可，但是后面仍然需要生成一些正儿八经的证书。这里我们通过OpenSSL来生成，首先去官网下载一个，这里使用的是Win64_1.1版本。打开Powershell或者CMD，输入以下命令：

cmd>openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout cas.clientservice.key -x509 -days 365 -out cas.clientservice.cer

下面将生成的证书和Key封装成一个文件，以便IdentityServer可以使用它们去正确地签名tokens

cmd>openssl pkcs12 -export -in cas.clientservice.cer -inkey cas.clientservice.key -out cas.clientservice.pfx

　　中途会提示让你输入Export Password，这个password后面会用到，记住它。最终导出后的结果如下图所示：

　　这里我将其放到了项目结构文件夹中，并设置这个pfx文件为“如果较新则复制”，确保可以在最后生成的目录里边。现在就可以修改一下ConfigureServices()方法了：

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        var basePath = PlatformServices.Default.Application.ApplicationBasePath;
        InMemoryConfiguration.Configuration = this.Configuration;

        services.AddIdentityServer()
            //.AddDeveloperSigningCredential()
            .AddSigningCredential(new X509Certificate2(Path.Combine(basePath,
                Configuration["Certificates:CerPath"]),
                Configuration["Certificates:Password"]))
          .AddTestUsers(InMemoryConfiguration.GetUsers().ToList())
          .AddInMemoryClients(InMemoryConfiguration.GetClients())
        .AddInMemoryApiResources(InMemoryConfiguration.GetApiResources());
    }

　　这里我将证书的路径和导出密码都写到了配置文件中：

{
  "Certificates": {
    "CerPath": "certificate\\cas.clientservice.pfx",
    "Password": "manulife"
  }
}

View Code

　　好，配置正儿八经的证书这一步骤Over。

四、IdentityServer QuickStart-UI

4.1 关于QuickStart UI

　　IdentityServer为我们提供了一套UI以便使我们能够快速地开发具有基本功能的认证/授权界面，我们可以去这个地址：https://github.com/IdentityServer/IdentityServer4.Quickstart.UI/tree/release 下载，并将其复制到我们的项目目录中。

　　复制完成后，我们的项目结构如下图所示：

4.2 修改DI方法

　　（1）使用MVC与静态文件（由于wwwroot下有很多静态资源文件）

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
    {
        if (env.IsDevelopment())
        {
            app.UseDeveloperExceptionPage();
        }

        app.UseIdentityServer();
        // for QuickStart-UI
        app.UseStaticFiles();
        app.UseMvcWithDefaultRoute();
    }

　　（2）注册MVC

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        var basePath = PlatformServices.Default.Application.ApplicationBasePath;
        InMemoryConfiguration.Configuration = this.Configuration;

        services.AddIdentityServer()
            //.AddDeveloperSigningCredential()
            .AddSigningCredential(new X509Certificate2(Path.Combine(basePath,
                Configuration["Certificates:CerPath"]),
                Configuration["Certificates:Password"]))
          .AddTestUsers(InMemoryConfiguration.GetUsers().ToList())
          .AddInMemoryClients(InMemoryConfiguration.GetClients())
          .AddInMemoryApiResources(InMemoryConfiguration.GetApiResources());
        // for QuickStart-UI
        services.AddMvc();
    }

4.3 Run 　

　　（1）首页（这里由于我已经登录，所以这里会把我的账号显示了出来）

　　（2）Logout页，刚刚说到我已经实现Login了，所以我这里Logout一下

　　（3）Login页：这里只能识别我们在之前配置的静态User列表中那些User

　　登录之后，显示："You have not given access to any applications"，表示我们还没有给他授予访问任何API或网站模块的权限。后续我们会创建API和MVC网站来演示如何对其进行授权和访问。

五、小结

　　本篇主要简单的介绍了IdentityServer以及如何基于IdentityServer建立一个基本的AuthorizationServer，如何获取Token，以及集成QuickStart UI实现基本的界面展示。后续还会创建API和MVC网站，来和IdentityServer进行集成，以演示如何对User授予访问API和MVC网站的访问权限。