C# 实现身份验证之WCF篇（1）

WCF身份验证一般常见的方式有：自定义用户名及密码验证、X509证书验证、ASP.NET成员资格（membership）验证、SOAP Header验证、Windows集成验证、WCF身份验证服务（AuthenticationService），这些验证方式其实网上都有相关的介绍文章，我这里算是一个总结吧，顺便对于一些注意细节进行说明，以便大家能更好的掌握这些知识。

第一种：自定义用户名及密码验证（需要借助X509证书）

由于该验证需要借助于X509证书，所以我们需要先创建一个证书，可以利用MS自带的makecert.exe程序来制作测试用证书，使用步骤：请依次打开开始->Microsoft Visual Studio 2010(VS菜单，版本不同，名称有所不同)->Visual Studio Tools->Visual Studio 命令提示,然后执行以下命令：

makecert -r -pe -n "CN=ZwjCert" -ss TrustedPeople -sr LocalMachine -sky exchange

上述命令中除了我标粗的部份可改成你实际的请求外（为证书名称），其余的均可以保持不变，命令的意思是：创建一个名为ZwjCert的证书将将其加入到本地计算机的受信任人区域中。

如果需要查看该证书，那么可以通过MMC控制台查询证书，具体操作步骤如下：

运行->MMC，第一次打开Windows没有给我们准备好直接的管理证书的入口，需要自行添加，添加方法如下：

1. 在控制台菜单，文件→添加/删除管理单元→添加按钮→选”证书”→添加→选”我的用户账户”→关闭→确定
2. 在控制台菜单，文件→添加/删除管理单元→添加按钮→选”证书”→添加→选”计算机账户”→关闭→确定

这样MMC中左边就有菜单了，然后依次展开：证书(本地计算机)->受信任人->证书,最后就可以在右边的证书列表中看到自己的证书了，如下图示：

 

证书创建好，我们就可以开始编码了，本文主要讲的就是WCF，所以我们首先定义一个WCF服务契约及服务实现类（后面的各种验证均采用该WCF服务），我这里直接采用默认的代码，如下：

namespace WcfAuthentications
{
    [ServiceContract]
    public interface IService1
    {
        [OperationContract]
        string GetData(int value);
 
        [OperationContract]
        CompositeType GetDataUsingDataContract(CompositeType composite);
 
    }
 
    [DataContract]
    public class CompositeType
    {
        bool boolValue = true;
        string stringValue = "Hello ";
 
        [DataMember]
        public bool BoolValue
        {
            get { return boolValue; }
            set { boolValue = value; }
        }
 
        [DataMember]
        public string StringValue
        {
            get { return stringValue; }
            set { stringValue = value; }
        }
    }
}
 
 
namespace WcfAuthentications
{
    public class Service1 : IService1
    {
        public string GetData(int value)
        {
            return string.Format("You entered: {0}", value);
        }
 
        public CompositeType GetDataUsingDataContract(CompositeType composite)
        {
            if (composite == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("composite");
            }
            if (composite.BoolValue)
            {
                composite.StringValue += "Suffix";
            }
            return composite;
        }
    }
}

要实现用户名及密码验证，就需要定义一个继承自UserNamePasswordValidator的用户名及密码验证器类CustomUserNameValidator，代码如下：

namespace WcfAuthentications
{
    public class CustomUserNameValidator : UserNamePasswordValidator
    {
 
        public override void Validate(string userName, string password)
        {
            if (null == userName || null == password)
            {
                throw new ArgumentNullException();
            }
            if (userName != "admin" && password != "wcf.admin") //这里可依实际情况下实现用户名及密码判断
            {
                throw new System.IdentityModel.Tokens.SecurityTokenException("Unknown Username or Password");
            }
 
        }
    }
}

代码很简单，只是重写其Validate方法，下面就是将创建WCF宿主，我这里采用控制台程序

代码部份：

namespace WcfHost
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using (var host = new ServiceHost(typeof(Service1)))
            {
                host.Opened += delegate
                {
                    Console.WriteLine("Service1 Host已开启！");
                };
                host.Open();
                Console.ReadKey();
            }
        }
    }
}

APP.CONFIG部份（这是重点，可以使用WCF配置工具来进行可视化操作配置，参见：http://www.cnblogs.com/Moosdau/archive/2011/04/17/2019002.html）：

<system.serviceModel>
  <bindings>
    <wsHttpBinding>
      <binding name="Service1Binding">
        <security mode="Message">
          <message clientCredentialType="UserName" />
        </security>
      </binding>
    </wsHttpBinding>
  </bindings>
  <services>
    <service behaviorConfiguration="Service1Behavior" name="WcfAuthentications.Service1">
      <endpoint address="" binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="Service1Binding"
        contract="WcfAuthentications.IService1">
        <identity>
          <dns value="ZwjCert" />
        </identity>
      </endpoint>
      <endpoint address="mex" binding="mexHttpBinding" contract="IMetadataExchange" />
      <host>
        <baseAddresses>
          <add baseAddress="http://localhost:8732/WcfAuthentications/Service1/" />
        </baseAddresses>
      </host>
    </service>
  </services>
  <behaviors>
    <serviceBehaviors>
      <behavior name="Service1Behavior">
        <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
        <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" />
        <serviceCredentials>
          <serviceCertificate findValue="ZwjCert" x509FindType="FindBySubjectName" storeLocation="LocalMachine" storeName="TrustedPeople" />
          <userNameAuthentication userNamePasswordValidationMode="Custom"
            customUserNamePasswordValidatorType="WcfAuthentications.CustomUserNameValidator,WcfAuthentications" />
        </serviceCredentials>
      </behavior>
    </serviceBehaviors>
  </behaviors>
</system.serviceModel>

这里面有几个需要注意的点：

1.<dns value="ZwjCert" />与<serviceCertificate findValue="ZwjCert" ..>中的value必需都为证书的名称，即：ZwjCert；

2.Binding节点中需配置security节点，message子节点中的clientCredentialType必需设为：UserName；

3.serviceBehavior节点中，需配置serviceCredentials子节点，其中serviceCertificate 中各属性均需与证书相匹配，userNameAuthentication的userNamePasswordValidationMode必需为Custom，customUserNamePasswordValidatorType为上面自定义的用户名及密码验证器类的类型及其程序集

最后就是在客户端使用了，先引用服务，然后看下App.Config，并进行适当的修改，如下：

<system.serviceModel>
    <bindings>
        <wsHttpBinding>
            <binding name="WSHttpBinding_IService1" >
                <security mode="Message">
                    <transport clientCredentialType="Windows" proxyCredentialType="None"
                        realm="" />
                    <message clientCredentialType="UserName" negotiateServiceCredential="true"
                        algorithmSuite="Default" />
                </security>
            </binding>
        </wsHttpBinding>
    </bindings>
    <client>
        <endpoint address="http://localhost:8732/WcfAuthentications/Service1/"
            binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IService1"
            contract="ServiceReference1.IService1" name="WSHttpBinding_IService1">
            <identity>
                <dns value="ZwjCert" />
            </identity>
        </endpoint>
    </client>
</system.serviceModel>

为了突出重点，我这里对Binding节点进行了精简，去掉了许多的属性配置，仅保留重要的部份，如：security节点，修改其endpoint下面的identity中<dns value="ZwjCert" />，这里的value与服务中所说的相同节点相同，就是证书名称，如果不相同，那么就会报错，具体的错误消息大家可以自行试下，我这里限于篇幅内容就不贴出来了。

客户端使用服务代码如下：

namespace WCFClient
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using (var proxy = new ServiceReference1.Service1Client())
            {
                proxy.ClientCredentials.UserName.UserName = "admin";
                proxy.ClientCredentials.UserName.Password = "wcf.admin";
                string result = proxy.GetData(1);
                Console.WriteLine(result);
                var compositeObj = proxy.GetDataUsingDataContract(new CompositeType() { BoolValue = true, StringValue = "test" });
                Console.WriteLine(SerializerToJson(compositeObj));
            }
            Console.ReadKey();
        }
 
        /// <summary>
        /// 序列化成JSON字符串
        /// </summary>
        static string SerializerToJson<T>(T obj) where T:class
        {
            var serializer = new DataContractJsonSerializer(typeof(T));
            var stream = new MemoryStream();
            serializer.WriteObject(stream,obj);
 
            byte[] dataBytes = new byte[stream.Length];
 
            stream.Position = 0;
            stream.Read(dataBytes, 0, (int)stream.Length);
            string dataString = Encoding.UTF8.GetString(dataBytes);
            return dataString;
        }
    }
}

运行结果如下图示：

　　

如果不传入用户名及密码或传入不正确的用户名及密码，均会报错：

第二种：X509证书验证

首先创建一个证书，我这里就用上面创建的一个证书：ZwjCert;由于服务器端及客户端均需要用到该证书，所以需要导出证书，在客户端的电脑上导入该证书，以便WCF可进行验证。

WCF服务契约及服务实现类与第一种方法相同，不再重贴代码。

WCF服务器配置如下：

<system.serviceModel>
  <bindings>
    <wsHttpBinding>
      <binding name="Service1Binding">
        <security mode="Message">
          <message clientCredentialType="Certificate" />
        </security>
      </binding>
    </wsHttpBinding>
  </bindings>
  <services>
    <service behaviorConfiguration="Service1Behavior" name="WcfAuthentications.Service1">
      <endpoint address="" binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="Service1Binding"
        contract="WcfAuthentications.IService1">
      </endpoint>
      <endpoint address="mex" binding="mexHttpBinding" contract="IMetadataExchange" />
      <host>
        <baseAddresses>
          <add baseAddress="http://127.0.0.1:8732/WcfAuthentications/Service1/" />
        </baseAddresses>
      </host>
    </service>
  </services>
  <behaviors>
    <serviceBehaviors>
      <behavior name="Service1Behavior">
        <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
        <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" />
        <serviceCredentials>
          <serviceCertificate findValue="ZwjCert" x509FindType="FindBySubjectName" storeLocation="LocalMachine" storeName="TrustedPeople" />
          <clientCertificate>
            <authentication certificateValidationMode="None"/>
          </clientCertificate>
        </serviceCredentials>
      </behavior>
    </serviceBehaviors>
  </behaviors>
</system.serviceModel>

这里需注意如下几点：

1.<message clientCredentialType="Certificate" />clientCredentialType设为：Certificate；

2.需配置serviceCredentials节点，其中serviceCertificate 中各属性均需与证书相匹配，clientCertificate里面我将authentication.certificateValidationMode="None"，不设置采用默认值其实也可以；

客户端引用服务，自动生成如下配置信息：

<system.serviceModel>
    <bindings>
        <wsHttpBinding>
            <binding name="WSHttpBinding_IService1">
                <security mode="Message">
                    <transport clientCredentialType="Windows" proxyCredentialType="None"
                        realm="" />
                    <message clientCredentialType="Certificate" negotiateServiceCredential="true"
                        algorithmSuite="Default" />
                </security>
            </binding>
        </wsHttpBinding>
    </bindings>
    <client>
        <endpoint address="http://127.0.0.1:8732/WcfAuthentications/Service1/"
            binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IService1"
            contract="ServiceReference1.IService1" name="WSHttpBinding_IService1" behaviorConfiguration="Service1Nehavior">
            <identity>
                <certificate encodedValue="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" />
            </identity>
        </endpoint>
    </client>
  <behaviors>
    <endpointBehaviors>
      <behavior name="Service1Nehavior">
        <clientCredentials>
          <clientCertificate findValue="ZwjCert" x509FindType="FindBySubjectName" storeLocation="LocalMachine" storeName="TrustedPeople" />
        </clientCredentials>
      </behavior>
    </endpointBehaviors>
  </behaviors>
</system.serviceModel>

可以看出endpoint节点下的identity.certificate的encodedValue包含了加密的数据，另外需要手动增加clientCertificate配置信息，该信息表示证书在本地电脑存放的位置，当然也可以通过代码来动态指定，如：proxy.ClientCredentials.ClientCertificate.SetCertificate("ZwjCert", StoreLocation.LocalMachine, StoreName.My);

客户端使用服务代码如下：

static void Main(string[] args)
{
    using (var proxy = new ServiceReference1.Service1Client())
    {
 
        //proxy.ClientCredentials.ClientCertificate.SetCertificate("ZwjCert", StoreLocation.LocalMachine, StoreName.My); //直接动态指定证书存储位置
        string result = proxy.GetData(1);
        Console.WriteLine(result);
        var compositeObj = proxy.GetDataUsingDataContract(new CompositeType() { BoolValue = true, StringValue = "test" });
        Console.WriteLine(SerializerToJson(compositeObj));
    }
    Console.ReadKey();
}

网上还有另类的针对X509证书验证，主要是采用了自定义的证书验证器类，有兴趣的可以参见这篇文章：http://www.cnblogs.com/ejiyuan/archive/2010/05/31/1748363.html

第三种：ASP.NET成员资格（membership）验证

 由于该验证需要借助于X509证书，所以仍然需要创建一个证书（方法如第一种中创建证书方法相同）：ZwjCert;

由于该种验证方法是基于ASP.NET的membership，所以需要创建相应的数据库及创建账号，创建数据库，请通过运行aspnet_regsql.exe向导来创建数据库及其相关的表，通过打开ASP.NET 网站管理工具（是一个自带的管理网站），并在上面创建角色及用户，用于后续的验证；

这里特别说明一下，若采用VS2013，VS上是没有自带的GUI按钮来启动该管理工具网站，需要通过如下命令来动态编译该网站：

cd C:\Program Files\IIS Express
iisexpress.exe /path:C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319\ASP.NETWebAdminFiles /vpath:/WebAdmin /port:12345 /clr:4.0 /ntlm

编译时若出现报错：“System.Configuration.StringUtil”不可访问，因为它受保护级别限制，请将WebAdminPage.cs中代码作如下修改：

//取消部份：
string appId = StringUtil.GetNonRandomizedHashCode(String.Concat(appPath, appPhysPath)).ToString("x", CultureInfo.InvariantCulture);
 
//新增加部份：
Assembly sysConfig = Assembly.LoadFile(@"C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319\System.Configuration.dll");
Type sysConfigType = sysConfig.GetType("System.Configuration.StringUtil");
string appId = ((int)sysConfigType.GetMethod("GetNonRandomizedHashCode").Invoke(null, new object[] { String.Concat(appPath, appPhysPath), true })).ToString("x", CultureInfo.InvariantCulture);

这样就可以按照命令生生成的网址进行访问就可以了。如果像我一样，操作系统为：WINDOWS 10，那么不好意思，生成的网站虽然能够打开，但仍会报错：

遇到错误。请返回上一页并重试。

目前没有找到解决方案，网上有说ASP.NET网站管理工具在WIN10下不被支持，到底为何暂时无解，若大家有知道的还请分享一下（CSDN有别人的求问贴：http://bbs.csdn.net/topics/391819719），非常感谢，我这里就只好换台电脑来运行ASP.NET管理工具网站了。

 WCF服务端配置如下：

<connectionStrings>
  <add name="SqlConn" connectionString="Server=.;Database=aspnetdb;Uid=sa;Pwd=www.zuowenjun.cn;"/>
</connectionStrings>
<system.web>
  <compilation debug="true" targetFramework="4.5" />
  <httpRuntime targetFramework="4.5"/>
  <membership defaultProvider="SqlMembershipProvider">
    <providers>
      <clear/>
      <add name="SqlMembershipProvider" type="System.Web.Security.SqlMembershipProvider" connectionStringName="SqlConn" applicationName="/" enablePasswordRetrieval="false" enablePasswordReset="false" requiresQuestionAndAnswer="false" requiresUniqueEmail="true" passwordFormat="Hashed"/>
    </providers>
  </membership>
</system.web>
<system.serviceModel>
  <behaviors>
    <serviceBehaviors>
      <behavior name="Service1Behavior">
        <serviceCredentials>
          <serviceCertificate findValue="ZwjCert" storeLocation="LocalMachine"
            storeName="TrustedPeople" x509FindType="FindBySubjectName" />
          <userNameAuthentication userNamePasswordValidationMode="MembershipProvider"
            membershipProviderName="SqlMembershipProvider" />
        </serviceCredentials>
         <serviceMetadata httpGetEnabled="true" httpsGetEnabled="true" />
        <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" />
      </behavior>
    </serviceBehaviors>
  </behaviors>
  <bindings>
    <wsHttpBinding>
      <binding name="Service1Binding">
        <security mode="Message">
          <message clientCredentialType="UserName"/>
        </security>
      </binding>
    </wsHttpBinding>
  </bindings>
  <serviceHostingEnvironment aspNetCompatibilityEnabled="true" multipleSiteBindingsEnabled="true" />
<services>
  <service name="WcfService1.Service1" behaviorConfiguration="Service1Behavior">
    <endpoint address="" binding="wsHttpBinding" contract="WcfService1.IService1" bindingConfiguration="Service1Binding">
    </endpoint>
  </service>
</services>
</system.serviceModel>

这里需注意几点：

1.配置connectionString，连接到membership所需的数据库； 

2.配置membership，增加SqlMembershipProvider属性配置；

3.配置serviceCredential，与第一种基本相同，不同的是userNameAuthentication的配置：userNamePasswordValidationMode="MembershipProvider"，membershipProviderName="SqlMembershipProvider"；

4.配置Binding节点<message clientCredentialType="UserName"/>，这与第一种相同； 

客户端引用WCF服务，查看生成的配置文件内容，需确保Binding节点有以下配置信息：

<security mode="Message">
        <message clientCredentialType="UserName" />
</security>

最后使用WCF服务，使用代码与第一种相同，唯一需要注意的是，传入的UserName和Password均为ASP.NET网站管理工具中创建的用户信息。

另外我们也可以采用membership+Form验证，利用ASP.NET的身份验证机制，要实现这种模式，是需要采用svc文件，并寄宿在IIS上，具体实现方法，参见：http://www.cnblogs.com/danielWise/archive/2011/01/30/1947912.html

由于WCF的验证方法很多，本文无法一次性全部写完，敬请期待续篇！