spring cloud+.net core搭建微服务架构：Api授权认证（六）

前言

这篇文章拖太久了，因为最近实在太忙了，加上这篇文章也非常长，所以花了不少时间，给大家说句抱歉。好，进入正题。目前的项目基本都是前后端分离了，前端分Web，Ios,Android。。。,后端也基本是Java，.NET的天下，后端渲染页面的时代已经一去不复返，当然这是时代的进步。前端调用后端服务目前大多数基于JSON的HTTP服务，那么就引入的我们今天的内容。客户端访问服务的时候怎么保证安全呢？很多同学都听说过OAuth2.0,都知道这个是用来做第三方登录的，实际上它也可以用来做Api的认证授权。不懂OAuth的同学可以先去看看阮一峰的OAuth的讲解，如果你看不懂的话，那就对了，笔者当初也看了很久，结合实际项目才明白。这章我会结合具体的例子帮助大家理解。同时也也会结合前几章的内容做一个整合，让大家对微服务架构以及API授权有一个更清晰的认识。

业务场景

Api的认证授权，在微服务体系里面它也是一个服务，我们叫做认证授权中心。同时我们再提供一个用户中心和订单中心，构建我们的业务场景。我们模拟一个用户（客户端）是怎么一步一步获取我们的订单数据的，同时也结合前几张的内容搭建一个相对完整的微服务架构的demo。

程序清单列表

• 服务中心
• API网关
• 认证授权中心
• 用户中心
• 订单中心

用户中心和认证授权中心有耦合的情况，访问认证授权的时候要去验证用户的账号密码是否合法

下图是一个简单的架构草图



服务中心和API网关大家看之前的文章来搭建，也可以直接看github上的源代码，没有什么变化。

认证授权中心

一直在说Ids4(IdentityServer4)这个框架，它实际上是一个实现了OAuth+OIDC(OpenId Connect)这两个功能的解决方案。那么OAuth和OIDC又到底是什么东西呢？简单来说OAuth就是帮助我们做授权获取token的，而OIDC就是帮助我们做认证这个token合法性的。一个完整的授权认证系统应该包含这两个功能。那么我们再谈一谈token，Ids4提供2种完全不一样的token加密方式，一种是JWT另一种叫Reference。那么这两种加密方式有何不同呢？JWT就是对这个字符串的一个加密算法，这个字符串包含了用户信息，客户端可以直接解析token，拿到用户信息，不需要和认证服授权务器去交互（程序首次加载的时候交互一次）。Reference更像Session，需要和认证服务器交互，由认证授权服务器去验证是否合法，每一次访问都需要和认证服务器进行交互，并且用户信息也是通过认证成功以后返回的。这两种方式各有优缺点。

JWT是一种加密方式，那么认证服务器不需要对token进行存储，而客户端也不需要找服务端验证，那么对于程序的性能是有很大的提升的，也不用考虑分布式和存储的问题，但是对于生成的token没办法控制，只能通过时效性来过期。

Reference的方式，token需要考虑分布式的存储，而且客户端需要一直和服务端认证，有一定的性能损耗，但是服务端可以对token进行控制，比如登出用户，修改密码都可以作废掉已经生成的token，这个时候再拿这个token是没办法使用的。然而不管是APP还是WEB让用户主动登出操作这是一个非常伪的需求，实际上即使是Reference方式token依然靠时效性来控制。

那么问题来了，当你的上级不懂技术的时候，问你万一我的token泄露了怎么办？你可以这样回答他。如果是在传输过程中的泄露，那么我们可以通过HTTPS的方式加密。程序代码里面用户相关的操作，都应该对传递的UserId参数和token里面解析出来UserId进行比较，如果出现不一致，那么这一定是一个非法请求。例如张三拿着李四的token去修改密码，肯定是修改不成功的。如果是在用户的客户端（WEB,APP）就把token泄露了，那么这个实际上这个客户端已经不止token泄露这么简单了，包括他所有的用户信息都泄露了，这个时候token已经没有了意义。就好比腾讯QQ加密算法做的如何如何牛逼，但是你泄露了你的QQ号和密码...

我们可以在过期时间上尽量短一点，客户端通过刷新token的方式不断获取新的token，而达到用户不用重复的登录，就能一直访问API接口。

至于两种方式的安全性我觉得都一样，微服务中我更倾向JWT这种方式，简单，高效。下面的代码我会模拟这两种模式，至于具体选择哪种方式大家根据实际的业务需求来。

小插曲：和几位技术大牛经过激烈的讨论，大家一致认为服务与服务之间的通信也是需要认证的，这样虽然增加了一定的性能损耗但是却更加的安全。我觉得有句话说的非常好，原则上内部其它系统都是不可信的。所以微服务之间的访问也得认证。

Reference方式的token，Ids4默认采用的内存做存储，也提供了EF for MS SQL 做分布式存储，而我们这里并不采用这种方式，我们采用redis来作为token的存储。

添加nuget引用

<PackageReference Include="Foundatio.Redis" Version="5.1.1478" />
<PackageReference Include="IdentityServer4" Version="2.0.2" />
<PackageReference Include="Pivotal.Discovery.Client" Version="1.1.0" />

Config.cs

配置Client信息，我们创建2个Client，一个采用JWT，一个采用Reference方式

new Client
{
	ClientId = "client.jwt",
	ClientSecrets =
	{
		new Secret("AB2DC090-0125-4FB8-902A-34AFB64B7D9B".Sha256())
	},
	AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPassword,
	AllowOfflineAccess = true,
	AccessTokenLifetime = accessTokenLifetime,
	AllowedScopes =
	{
		"api1"
	},
	AccessTokenType =AccessTokenType.Jwt
}
new Client
{
	ClientId = "client.reference",
	ClientSecrets =
	{
		new Secret("A30E6E57-086C-43BE-AF79-67ADECDA0A5B".Sha256())
	},
	AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPassword,
	AllowOfflineAccess = true,
	AccessTokenLifetime = accessTokenLifetime,
	AllowedScopes =
	{
		"api1"
	},
	AccessTokenType =AccessTokenType.Reference
},

RedisPersistedGrantStore.cs

实现IPersistedGrantStore接口来支持redis

public class RedisPersistedGrantStore : IPersistedGrantStore
{
	private readonly ICacheClient _cacheClient;
	private readonly IConfiguration _configuration;

	public RedisPersistedGrantStore(ICacheClient cacheClient, IConfiguration configuration)
	{
		_cacheClient = cacheClient;
		_configuration = configuration;
	}

	public Task StoreAsync(PersistedGrant grant)
	{
		var accessTokenLifetime = double.Parse(_configuration.GetConnectionString("accessTokenLifetime"));
		var timeSpan = TimeSpan.FromSeconds(accessTokenLifetime);
		_cacheClient?.SetAsync(grant.Key, grant, timeSpan);
		return Task.CompletedTask;
	}

	public Task<PersistedGrant> GetAsync(string key)
	{
		if (_cacheClient.ExistsAsync(key).Result)
		{
			var ss = _cacheClient.GetAsync<PersistedGrant>(key).Result;
			return Task.FromResult<PersistedGrant>(_cacheClient.GetAsync<PersistedGrant>(key).Result.Value);
		}
		return Task.FromResult<PersistedGrant>((PersistedGrant)null);
	}

	public Task<IEnumerable<PersistedGrant>> GetAllAsync(string subjectId)
	{
		var persistedGrants = _cacheClient.GetAllAsync<PersistedGrant>().Result.Values;
		return Task.FromResult<IEnumerable<PersistedGrant>>(persistedGrants
			.Where(x => x.Value.SubjectId == subjectId).Select(x => x.Value));
	}

	public Task RemoveAsync(string key)
	{
		_cacheClient?.RemoveAsync(key);
		return Task.CompletedTask;
	}

	public Task RemoveAllAsync(string subjectId, string clientId)
	{
		_cacheClient.RemoveAllAsync();
		return Task.CompletedTask;
	}

	public Task RemoveAllAsync(string subjectId, string clientId, string type)
	{
		var persistedGrants = _cacheClient.GetAllAsync<PersistedGrant>().Result.Values
			.Where(x => x.Value.SubjectId == subjectId && x.Value.ClientId == clientId &&
						x.Value.Type == type).Select(x => x.Value);
		foreach (var item in persistedGrants)
		{
			_cacheClient?.RemoveAsync(item.Key);
		}
		return Task.CompletedTask;
	}
}

ResourceOwnerPasswordValidator.cs

实现IResourceOwnerPasswordValidator接口实现自定义的用户验证逻辑

public class ResourceOwnerPasswordValidator : IResourceOwnerPasswordValidator
{
	private readonly DiscoveryHttpClientHandler _handler;
	private const string UserApplicationName = "user";

	public ResourceOwnerPasswordValidator(IDiscoveryClient client)
	{
		_handler = new DiscoveryHttpClientHandler(client);
	}

	public async Task ValidateAsync(ResourceOwnerPasswordValidationContext context)
	{
		//调用用户中心的验证用户名密码接口
		var client = new HttpClient(_handler);
		var url = $"http://{UserApplicationName}/search?name={context.UserName}&password={context.Password}";
		var result = await client.GetAsync(url);
		if (result.IsSuccessStatusCode)
		{
			var user = await result.Content.ReadAsObjectAsync<dynamic>();
			var claims = new List<Claim>() { new Claim("role", user.role.ToString()) };
			context.Result = new GrantValidationResult(user.id.ToString(), OidcConstants.AuthenticationMethods.Password, claims);
		}
		else
		{
			context.Result = new GrantValidationResult(null);
		}
	}
}

var claims = new List<Claim>() { new Claim("key", "value") };
这里可以传递自定义的用户信息，在客户端通过User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "key")来获取

这里需要注意一下，因为这里走的是http所以，授权服务中心和用户中心存在耦合，我个人建议如果走JWT的方式，用户中心和认证授权中心可以合并成一个服务，如果采用Reference的方式，建议还是拆分。

Startup.cs

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
	services.AddDiscoveryClient(Configuration);
	var redisconnectionString = Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString");
	var config = new Config(Configuration);
	services.AddMvc();
	services.AddIdentityServer({
                    x.IssuerUri = "http://identity";
                    x.PublicOrigin = "http://identity";
                })
		.AddDeveloperSigningCredential()
		.AddInMemoryPersistedGrants()
		.AddInMemoryApiResources(config.GetApiResources())
		.AddInMemoryClients(config.GetClients());
	services.AddSingleton(ConnectionMultiplexer.Connect(redisconnectionString));
	services.AddTransient<ICacheClient, RedisCacheClient>();//注入redis
	services.AddSingleton<IPersistedGrantStore, RedisPersistedGrantStore>();
	services.AddTransient<IResourceOwnerPasswordValidator, ResourceOwnerPasswordValidator>();
}
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
	if (env.IsDevelopment())
	{
		app.UseDeveloperExceptionPage();
	}

	app.UseMvc();
	app.UseDiscoveryClient();
	app.UseIdentityServer();

}

因为是采用服务发现的方式，所以我们这里要修改IssuerUri和PublicOrigin。不要让发现服务暴露自己的具体URL地址，否则这里就负载不均衡了。

appsettings.json

"ConnectionStrings": {
        "RedisConnectionString": "localhost",
        "AccessTokenLifetime": 3600 //token过期时间 单位秒
    },
    "spring": {
        "application": {
            "name": "identity"
        }
    },
    "eureka": {
        "client": {
            "serviceUrl": "http://localhost:5000/eureka/"
        },
        "instance": {
          "port": 8010
        }
    }

用户中心

用户中心主要实现2个接口，一个给授权中心验证用户使用，还有一个是给客户端登录的时候返回token使用

nuget引用

<PackageReference Include="IdentityModel" Version="2.14.0" />
<PackageReference Include="Pivotal.Discovery.Client" Version="1.1.0" />

appsettings.json

{
  "spring": {
    "application": {
      "name": "user"
    }
  },
  "eureka": {
    "client": {
      "serviceUrl": "http://localhost:5000/eureka/"
    },
    "instance": {
      "port": 8040,
      "hostName": "localhost"
    }
  },
  "IdentityServer": {
    //jwt
    "ClientId": "client.jwt",
    "ClientSecrets": "AB2DC090-0125-4FB8-902A-34AFB64B7D9B"
    //reference
    //"ClientId": "client.reference",
    //"ClientSecrets": "A30E6E57-086C-43BE-AF79-67ADECDA0A5B"
  }
}

ValuesController.cs

[Route("/")]
public class ValuesController : Controller
{
	private const string IdentityApplicationName = "identity";
	private readonly DiscoveryHttpClientHandler _handler;
	private readonly IConfiguration _configuration;

	public ValuesController(IDiscoveryClient client, IConfiguration configuration)
	{
		_configuration = configuration;
		_handler = new DiscoveryHttpClientHandler(client);
	}
	[HttpGet("search")]
	public IActionResult Get(string name, string password)
	{
		var account = Account.GetAll().FirstOrDefault(x => x.Name == name && x.Password == password);
		if (account != null)
		{
			return Ok(account);
		}
		else
		{
			return NotFound();
		}
	}
	[HttpPost("Login")]
	public async Task<IActionResult> Login([FromBody] LoginRequest input)
	{
		var discoveryClient = new DiscoveryClient($"http://{IdentityApplicationName}", _handler)
		{
			Policy = new DiscoveryPolicy { RequireHttps = false }
		};
		var disco = await discoveryClient.GetAsync();
		if (disco.IsError) throw new Exception(disco.Error);

		var clientId = _configuration.GetSection("IdentityServer:ClientId").Value;
		if (string.IsNullOrEmpty(clientId)) throw new Exception("clientId is not value.");

		var clientSecrets = _configuration.GetSection("IdentityServer:ClientSecrets").Value;
		if (string.IsNullOrEmpty(clientSecrets)) throw new Exception("clientSecrets is not value.");

		var tokenClient = new TokenClient(disco.TokenEndpoint, clientId, clientSecrets, _handler);
        var response = await tokenClient.RequestResourceOwnerPasswordAsync(input.Name, input.Password, "api1 offline_access");//如果需要刷新token那么这里要多传递一个offline_access参数，不传的话RefreshToken为null
		var response = await tokenClient.RequestResourceOwnerPasswordAsync(input.Name, input.Password, "api1");
		if (response.IsError) throw new Exception(response.Error);
		return Ok(new LoginResponse()
		{
			AccessToken = response.AccessToken,
			ExpireIn = response.ExpiresIn,
			RefreshToken = response.RefreshToken
		});
	}
}

这里offline_access这个参数很重要，如果你需要刷新token必须传这个参数，传递了这个参数以后redis服务器会记录，通过refreshToken来获取一个新的accessToken,这里就不做演示了，Ids4的东西太多了，更细节的东西大家去关注Ids4的内容

Account.cs

提供2个用户，各有不同的角色

 public class Account
    {
        public string Name { get; set; }
        public string Password { get; set; }
        public int Id { get; set; }
        public string Role { get; set; }

        public static List<Account> GetAll()
        {
            return new List<Account>()
            {
                new Account()
                {
                    Id = 87654,
                    Name = "leo",
                    Password = "123456",
                    Role = "admin"
                },
                new Account()
                {
                    Id = 45678,
                    Name = "mickey",
                    Password = "123456",
                    Role = "normal"
                }
            };
        }
    }

订单中心

nuget引用

<PackageReference Include="IdentityServer4.AccessTokenValidation" Version="2.1.0" />
<PackageReference Include="Pivotal.Discovery.Client" Version="1.1.0" />

Startup.cs

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
	services.AddDiscoveryClient(Configuration);
	var discoveryClient = services.BuildServiceProvider().GetService<IDiscoveryClient>();
	var handler = new DiscoveryHttpClientHandler(discoveryClient);
	services.AddAuthorization();
	services.AddAuthentication(x =>
		{
			x.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
			x.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
		})
	.AddIdentityServerAuthentication(x =>
	 {
		 x.ApiName = "api1";
		 x.ApiSecret = "secret";
		 x.Authority = "http://identity";
		 x.RequireHttpsMetadata = false;
		 x.JwtBackChannelHandler = handler;
		 x.IntrospectionDiscoveryHandler = handler;
		 x.IntrospectionBackChannelHandler = handler;
	 });
	services.AddMvc();
}

这里需要注意的一点是handler，Ids4竟然在参数里面有handler的参数，这样我们接入微服务里面的服务发现简直太easy了。同时这里也给大家一个启发，我们再做第三方接口的时候，一定要参数齐全，哪怕这个参数并不会被大多数情况下使用，如果Ids4没提供这个参数，那么我就需要重写一套验证逻辑了。

ValuesController.cs

添加4个接口，针对不同的角色用户

[Route("/")]
public class ValuesController : Controller
{
	// admin role
	[HttpGet("admin")]
	[Authorize(Roles = "admin")]
	public IActionResult Get1()
	{
		var userId = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "sub")?.Value;
		var role = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "role")?.Value;
		return Ok(new { userId, role });
	}
    // normal role
	[HttpGet("normal")]
	[Authorize(Roles = "normal")]
	public IActionResult Get2()
	{
		var userId = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "sub")?.Value;
		return Ok(new { role = "normal", userId = userId });
	}
	// any role
	[HttpGet("any")]
	[Authorize]
	public IActionResult Get3()
	{
		var userId = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "sub")?.Value;
		return Ok(new { role = "any", userId = userId });
	}
	// Anonymous
	[HttpGet]
	[AllowAnonymous]
	public IActionResult Get()
	{
		return Ok(new { role = "allowAnonymous" });
	}
}

演示部分

JWT

分别运行这个5个应用程序，访问http://localhost:5000



如图表示，全部运行成功。

通过postman模拟用户登录,通过api网关地址访问。

url:http://localhost:5555/user/login

method:post

requestBody:

{

"name":"leo",

"password":"123456"

}



拿到token后，我们再访问订单中心的地址。

url:http://locahost:5555/order/admin

mothod:get

header: Authorization:bearer token（bearer和token中间有一个空格）



成功返回userId和role信息

我们随意修改一下token的字符串再访问，会返回401，认证不会通过。

这里需要注意的是zuul默认不支持header的传递，需要在网关服务里面增加一个配置zuul.sensitive-headers=true

这个时候我们修改url地址http://locahost:5555/order/normal



返回了403表示这个接口没有权限

再修改地址访问http://locahost:5555/order/any



这个接口只要授权用户都可以访问。

最后这个接口http://locahost:5555/order就比较容易理解是一个匿名用户都可以访问的接口不用做身份验证，我们去掉header信息



我们可以再试试另一个用户mickey/123456试试，篇幅有限，这里就不再做描述了，mickey这个用户拥有http://locahost:5555/order/normal这个接口的访问权限。

Reference

切换一下配置文件，来支持reference，修改User项目的appsettings.json文件

 "IdentityServer": {
    //"ClientId": "client.jwt",
    //"ClientSecrets": "AB2DC090-0125-4FB8-902A-34AFB64B7D9B",
    "ClientId": "client.reference",
    "ClientSecrets": "A30E6E57-086C-43BE-AF79-67ADECDA0A5B"
  }

重新运行程序

通过postman模拟用户登录,通过api网关地址访问。

url:http://localhost:5555/user/login

method:post

requestBody:

{

"name":"leo",

"password":"123456"

}

我们可以看到accessToken和JWT的完全不一样，很短的一个字符串，这个时候我们打开redis客户端可以找个这个信息



用户信息是保存在了redis里面。这里的key是通过加密的方式生成的。

拿到token后，我们再访问订单中心的地址。

url:http://locahost:5555/order/admin

mothod:get

header: Authorization:bearer token



验证成功，后面的几个接口和上面一样，同学们自己来演示。

后记

通过上面的例子，我们把整个授权认证流程都走了一遍(JWT和Reference)，通过Postman来模拟客户端的请求，Ids4的东西实在是太多，我没办法在这里写的太全，大家可以参考一下园子里面关于Ids4的文章。这篇文章例子比较多，强烈建议大家先下载代码，跟着博客的流程走一次，然后自己再按照步骤写一遍，这样才能加深理解。顺便给自己打个广告，笔者目前正在考虑新的工作机会，如果贵公司需要使用.NET core来搭建微服务平台，我想我非常合适。我的邮箱[e-mail]。

关于授权认证部分大家可以看看园子里面雨夜朦胧的博客，他通过源代码分析写的非常透彻。

示例代码

所有代码均上传github。代码按照章节的顺序上传，例如第一章demo1，第二章demo2以此类推。

求推荐，你们的支持是我写作最大的动力，我的QQ群：328438252,交流微服务。

传送门

• spring cloud+dotnet core搭建微服务架构：服务注册（一）
• spring cloud+dotnet core搭建微服务架构：服务发现（二）
• spring cloud+dotnet core搭建微服务架构： Api网关（三）
• spring cloud+dotnet core搭建微服务架构：配置中心（四）
• spring cloud+dotnet core搭建微服务架构：配置中心续（五）

参考资料

java部分

• spring cloud文档
• 纯洁大神spring cloud系列

.net部分

• SteeltoeOSS文档
• SteeltoeOSS源码