一、前言
关于表单验证，园子里已经有不少的文章，相信Web开发人员也都基本写过，最近在一个个人项目中刚好用到，在这里与大家分享一下。本来想从用户注册开始写起，但发现东西比较多，涉及到界面、前端验证、前端加密、后台解密、用户密码Hash、权限验证等等，文章写起来可能会很长，所以这里主要介绍的是登录验证和权限控制部分，有兴趣的朋友欢迎一起交流。
一般验证方式有Windows验证和表单验证，web项目用得更多的是表单验证。原理很简单，简单地说就是利用浏览器的cookie，将验证令牌存储在客户端浏览器上，cookie每次会随请求发送到服务器，服务器验证这个令牌。通常一个系统的用户会分为多种角色：匿名用户、普通用户和管理员；这里面又可以再细分，例如用户可以是普通用户或Vip用户，管理员可以是普通管理员或超级管理员等。在项目中，我们有的页面可能只允许管理员查看，有的只允许登录用户查看，这就是角色区分（Roles）；某些特别情况下，有些页面可能只允许叫“张三”名字的人查看，这就是用户区分（Users）。
我们先看一下最后要实现的效果：
1.这是在Action级别的控制。
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public class Home1Controller : Controller{ //匿名访问 public ActionResult Index() { return View(); } //登录用户访问 [RequestAuthorize] public ActionResult Index2() { return View(); } //登录用户，张三才能访问 [RequestAuthorize(Users="张三")] public ActionResult Index3() { return View(); } //管理员访问 [RequestAuthorize(Roles="Admin")] public ActionResult Index4() { return View(); }} |
2.这是在Controller级别的控制。当然，如果某个Action需要匿名访问，也是允许的，因为控制级别上，Action优先级大于Controller。
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//Controller级别的权限控制[RequestAuthorize(User="张三")]public class Home2Controller : Controller{ //登录用户访问 public ActionResult Index() { return View(); } //允许匿名访问 [AllowAnonymous] public ActionResult Index2() { return View(); }} |
3.Area级别的控制。有时候我们会把一些模块做成分区，当然这里也可以在Area的Controller和Action进行标记。
从上面可以看到，我们需要在各个地方进行标记权限，如果把Roles和Users硬写在程序中，不是很好的做法。我希望能更简单一点，在配置文件进行说明。例如如下配置：
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<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><!-- 1.这里可以把权限控制转移到配置文件，这样就不用在程序中写roles和users了 2.如果程序也写了，那么将覆盖配置文件的。 3.action级别的优先级 > controller级别 > Area级别 --><root> <!--area级别--> <area name="Admin"> <roles>Admin</roles> </area> <!--controller级别--> <controller name="Home2"> <user>张三</user> </controller> <!--action级别--> <controller name="Home1"> <action name="Inde3"> <users>张三</users> </action> <action name="Index4"> <roles>Admin</roles> </action> </controller></root> |
写在配置文件里，是为了方便管理，如果程序里也写了，将覆盖配置文件的。ok，下面进入正题。
二、主要接口
先看两个主要用到的接口。
IPrincipal 定义了用户对象的基本功能，接口定义如下：
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public interface IPrincipal{ //标识对象 IIdentity Identity { get; } //判断当前角色是否属于指定的角色 bool IsInRole(string role);} |
它有两个主要成员，IsInRole用于判断当前对象是否属于指定角色的，IIdentity定义了标识对象信息。HttpContext的User属性就是IPrincipal类型的。
IIdentity 定义了标识对象的基本功能，接口定义如下：
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public interface IIdentity{ //身份验证类型 string AuthenticationType { get; } //是否验证通过 bool IsAuthenticated { get; } //用户名 string Name { get; }} |
IIdentity包含了一些用户信息，但有时候我们需要存储更多信息，例如用户ID、用户角色等，这些信息会被序列到cookie中加密保存，验证通过时可以解码再反序列化获得，状态得以保存。例如定义一个UserData。
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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实现了IUserData接口，该接口定义了两个方法：IsInRole和IsInUser，分别用于判断当前用户角色和用户名是否符合要求。该接口定义如下：
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public interface IUserData{ bool IsInRole(string role); bool IsInUser(string user);} |
接下来定义一个Principal实现IPrincipal接口，如下：
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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，而不是具体的UserData，这样很容易更换一个UserData而不影响其它代码。Principal的IsInRole和IsInUser间接调用了IUserData的同名方法。
三、写入cookie和读取cookie
接下来，需要做的就是用户登录成功后，创建UserData，序列化，再利用FormsAuthentication加密，写到cookie中；而请求到来时，需要尝试将cookie解密并反序列化。如下：
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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); //创建用户票据 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身份验证服务 //加密 string encryptValue = FormsAuthentication.Encrypt(ticket); //创建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 TryParsePrincipal<TUserData>(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.DeserializeObject<TUserData>(ticket.UserData); return new Principal(ticket, userData); }} |
在登录时，我们可以类似这样处理：
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public ActionResult Login(string userName,string password){ //验证用户名和密码等一些逻辑... UserData userData = new UserData() { UserName = userName, UserID = userID, UserRole = "Admin" }; HttpFormsAuthentication.SetAuthenticationCookie(userName, userData, 7); //验证通过...} |
登录成功后，就会把信息写入cookie，可以通过浏览器观察请求，就会有一个名称为"Form"的Cookie（还需要简单配置一下配置文件），它的值是一个加密后的字符串，后续的请求根据此cookie请求进行验证。具体做法是在HttpApplication的AuthenticateRequest验证事件中调用上面的TryParsePrincipal，如：
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protected void Application_AuthenticateRequest(object sender, EventArgs e){ HttpContext.Current.User = HttpFormsAuthentication.TryParsePrincipal<UserData>(HttpContext.Current);} |
这里如果验证不通过，HttpContext.Current.User就是null，表示当前用户未标识。但在这里还不能做任何关于权限的处理，因为上面说到的，有些页面是允许匿名访问的。
三、AuthorizeAttribute
这是一个Filter，在Action执行前执行，它实现了IActionFilter接口。关于Filter，可以看我之前的这篇文章，这里就不多介绍了。我们定义一个RequestAuthorizeAttribute继承AuthorizeAttribute，并重写它的OnAuthorization方法，如果一个Controller或者Action标记了该特性，那么该方法就会在Action执行前被执行，在这里判断是否已经登录和是否有权限，如果没有则做出相应处理。具体代码如下：
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[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method)]public class RequestAuthorizeAttribute : AuthorizeAttribute{ //验证 public override void OnAuthorization(AuthorizationContext context) { EnsureHelper.EnsureNotNull(context, "httpContent"); //是否允许匿名访问 if (context.ActionDescriptor.IsDefined(typeof(AllowAnonymousAttribute), false)) { return; } //登录验证 Principal principal = context.HttpContext.User as Principal; if (principal == null) { SetUnAuthorizedResult(context); HandleUnauthorizedRequest(context); return; } //权限验证 if (!principal.IsInRole(base.Roles) || !principal.IsInUser(base.Users)) { SetUnAuthorizedResult(context); HandleUnauthorizedRequest(context); return; } //验证配置文件 if(!ValidateAuthorizeConfig(principal, context)) { SetUnAuthorizedResult(context); HandleUnauthorizedRequest(context); return; } } //验证不通过时 private void SetUnAuthorizedResult(AuthorizationContext context) { HttpRequestBase request = context.HttpContext.Request; if (request.IsAjaxRequest()) { //处理ajax请求 string result = JsonConvert.SerializeObject(JsonModel.Error(403)); context.Result = new ContentResult() { Content = result }; } else { //跳转到登录页面 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：这里的代码摘自个人项目中的，简写了部分代码，有些是辅助类，代码没有贴出，但应该不影响阅读。
1. 如果我们在HttpApplication的AuthenticateRequest事件中获得的IPrincipal为null，那么验证不通过。
2. 如果验证通过，程序会进行验证AuthorizeAttribute的Roles和User属性。
3. 如果验证通过，程序会验证配置文件中对应的Roles和Users属性。
验证配置文件的方法如下：
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private bool ValidateAuthorizeConfig(Principal principal, AuthorizationContext context) { //action可能有重载，重载时应该标记ActionName区分 ActionNameAttribute actionNameAttr = context.ActionDescriptor .GetCustomAttributes(typeof(ActionNameAttribute), false) .OfType<ActionNameAttribute>().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，它会根据当前请求的area、controller和action名称，通过一个AuthorizationConfig类进行验证，该类的定义如下：
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public class AuthorizationConfig{ public string Roles { get; set; } public string Users { get; set; } private static XDocument _doc; //配置文件路径 private static string _path = "~/Identity/Authorization.xml"; //首次使用加载配置文件 static AuthorizationConfig() { string absPath = HttpContext.Current.Server.MapPath(_path); if (File.Exists(absPath)) { _doc = XDocument.Load(absPath); } } //解析配置文件，获得包含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(); //如果没有area节点和controller节点则返回null if (areaElement == null && controllerElement == null) { return null; } //此时获取标记的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) { //此时获取标记action的 rolesElement = actionElement.Element("roles"); usersElement = actionElement.Element("users"); } else { //此时获取标记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); }} |
这里的代码比较长，但主要逻辑就是解析文章开头的配置信息。
简单总结一下程序实现的步骤：
1. 校对用户名和密码正确后，调用SetAuthenticationCookie将一些状态信息写入cookie。
2. 在HttpApplication的Authentication事件中，调用TryParsePrincipal获得状态信息。
3. 在需要验证的Action(或Controller)标记 RequestAuthorizeAttribute特性，并设置Roles和Users；Roles和Users也可以在配置文件中配置。
4. 在RequestAuthorizeAttribute的OnAuthorization方法中进行验证和权限逻辑处理。
四、总结
上面就是整个登录认证的核心实现过程，只需要简单配置一下就可以实现了。但实际项目中从用户注册到用户管理整个过程是比较复杂的，而且涉及到前后端验证、加解密问题。关于安全问题，FormsAuthentication在加密的时候，会根据服务器的MachineKey等一些信息进行加密，所以相对安全。当然，如果说请求被恶意拦截，然后被伪造登录还是有可能的，这是后面要考虑的问题了，例如使用安全的http协议https。
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