.net中的认证(authentication)与授权(authorization)

2021-10-22 10:04:04

注：这篇文章主要给新手看的，老手们可能会觉得没啥营养，就请绕过吧。

“认证”与“授权”是几乎所有系统中都会涉及的概念，通俗点讲：

认证(authentication) 就是 "判断用户有没有登录?"，好比windows系统，没登录就无法使用(不管你是用Administrator或Guest用户，总之要先正确登录后，才能进入系统).

授权(authorization) 就是"用户登录后的身份/角色识别"，好比"管理员用户"登录windows后，能安装软件、修改windows设置等所有操作，而Guest用户登录后，只有做有限的操作(比如安装软件就被禁止了).

.net中与"认证"对应的是IIdentity接口，而与"授权"对应的则是IPrincipal接口，这二个接口的定义均在命名空间System.Security.Principal中：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace System.Security.Principal
{
    [ComVisible(true)]
    public interface IIdentity
    {
           string AuthenticationType { get; }
           bool IsAuthenticated { get; }
           string Name { get; }
    }
}

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace System.Security.Principal
{
    [ComVisible(true)]
    public interface IPrincipal
    {
          IIdentity Identity { get; }
          bool IsInRole(string role);
    }
}

应该注意到：IPrincipal接口中包含着一个只读的IIdentity，这也跟最开始提到的概念一致：识别身份的前提是先登录，只有登录成功后能进一步确认身份。

用Membership/Role做过asp.net开发的朋友们，看到这二个接口的定义，应该会觉得很眼熟，想想我们在Asp.Net页面中是如何判断用户是否登录以及角色的？

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            HttpContext ctx = HttpContext.Current;
            if (ctx.User.Identity.IsAuthenticated && ctx.User.IsInRole("管理员"))
            {
                //管理员该做的事，就写在这里
            }
            else 
            {
                //Hi，您不是管理员，别胡来!
            }
        }

这段代码再熟悉不过了，没错！membership/role的原理就是基于这二个接口的，如果再对HttpContext.Current.User刨根问底，能发现下面的定义：

即：HttpContext.Current.User本身就是一个IPrincipal接口的实例。有了上面的预备知识，可以直奔主题了，先来一个Console控制台程序测试一下用法：

using System;
using System.Security.Principal;
using System.Threading;

namespace ConsoleTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            GenericIdentity _identity = new GenericIdentity("菩提树下的杨过");
            GenericPrincipal _principal = new GenericPrincipal(_identity, new string[] {"管理员","网站会员" });

            Thread.CurrentPrincipal = _principal;//并非必需，但在winform程序中有很用(后面会提到)

            string loginName = _principal.Identity.Name;
            bool isLogin = _principal.Identity.IsAuthenticated;
            bool isAdmin = _principal.IsInRole("管理员");
            bool isWebUser = _principal.IsInRole("网站会员");

            Console.WriteLine("当前用户: {0}", loginName);
            Console.WriteLine("是否已经登录? {0}", isLogin);
            Console.WriteLine("是否管理员? {0}", isAdmin);
            Console.WriteLine("是否网站会员? {0}", isWebUser);

            Console.Read();            
        }
    }
}

输出如下：

当前用户: 菩提树下的杨过
是否已经登录? True
是否管理员? True
是否网站会员? True

一切正常，没什么大不了，但Console默认只是一个单线程的程序，也没有丰富的GUI界面，所以...这个只不过是热身，看下接口定义的几个方法是否管用而已。

这二个接口同样也能用在Winform程序中，下面将创建一个WinForm应用，里面有二个窗口：Form1以及Form2，可以把Form1当成登录界面，而Form2则是程序主窗口，在很多管理软件中，主窗口都要求登录以后才能访问，我们就来模拟一下：

Form1的界面：

Form2更简单：(就一个只读的TextBox)

我想做的事情：在Form1上登录后，看看在Form2中，能否判断出用户已经登录，以及识别出身份。

Form1 中的代码：

using System;
using System.Security.Principal;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;

namespace WinformTest
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void btnLogin_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (txtUserName.Text.Trim() == "") {
                MessageBox.Show("请输入用户名!");
                txtUserName.Focus();
                return;
            }

            IIdentity _identity = new GenericIdentity(txtUserName.Text.Trim());
            IPrincipal _principal = new GenericPrincipal(_identity, new string[] { "管理员" });

            Thread.CurrentPrincipal = _principal;//将其附加到当前线程的CurrentPrincipal

            MessageBox.Show("登录成功!");
        }

        private void btnShow_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            (new Form2()).ShowDialog();
        }

        private void btnLogOut_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Thread.CurrentPrincipal = null;
            MessageBox.Show("已经退出!");
        }
    }
}

Form2中的代码：

using System;
using System.Security.Principal;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;

namespace WinformTest
{
    public partial class Form2 : Form
    {
        public Form2()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void Form2_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            IPrincipal _principal = Thread.CurrentPrincipal;

            if (_principal.Identity.IsAuthenticated)
            {
                this.textBox1.Text = "您已经登录，当前用户：" + _principal.Identity.Name;
                this.textBox1.Text += Environment.NewLine + "当前角色：" + (_principal.IsInRole("管理员") ? "管理员" : "非管理员");
            }
            else 
            {
                this.textBox1.Text = "您还没有登录";
            }
        }
    }
}

测试一下：如果在未登录的情况下，直接点击"Show窗体2"，结果如下

如果输入用户名，并点击"登录"后，再点击"Show窗体2"，结果如下：

很理想！Form2中直接就能判断用户是否登录，以及当前登录用户的角色。这里有一个关键的细节：

Thread.CurrentPrincipal = _principal;//将其附加到当前线程的CurrentPrincipal

在Form1中，将登录后的_principal附加到当前线程的CurrentPrincipal，我们知道：每个程序不管它是不是多线程，总归是有一个默认的主线程的。所以只要把主线程的CurrentPrincipal与登录后的_principal关联起来后，其它任何窗体，都可以直接用它来做判断，如果判断通过，则可以这样或那样(包括创建多线程进行自己的处理)，如果判断不通过，则可以拒绝继续操作。

Winform的问题解决了，再来考虑一下Webform，当然，你可以直接使用从Asp.Net2.0就支持的membership/role机制，但membership/role默认只支持sqlserver数据库(通过membership provider for oracle也可以支持oracle，但总有一些数据库不被支持，比如access、mysql、sqlite、db2等)，假如你不想把用户名/密码这类信息保存在sqlserver中(甚至不想保存在数据库中，比如:xml)，这时候就得开动脑筋了。

其实...就算不用membership/role，上面提到的这二个接口仍然是可以使用的，但有一个问题：winform中，IPrincipal接口的实例可以一直存储在内存中(直到程序退出)，所以其它窗口就能继续访问它，以便做进一步的判断，但是在webform中，页面本身是无状态的，一旦服务器输出html到客户端浏览器后，客户端的页面就与服务器再无瓜葛了(你甚至可以离线浏览，前提是不刷新)，那么最后的认证信息保存在什么地方呢？

答案就是客户端的浏览器Cookie！所以在WebForm中的做法稍有不同：

创建一个webApplication，里面新建4个页面：login.aspx，logout.aspx，default.aspx，gotoUrl.aspx，这四个页面的作用如下：

logout.aspx：用来处理用户注销 (非必需，但建议把注销逻辑放在这里，以便任何需要注销的地方重复利用)

default.aspx：登录完成后的显示页面

gotoUrl.aspx ：登录完成后，用来辅助做页面跳转的页面(非必需，但建议加上)

<%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="Login.aspx.cs" Inherits="LoginTest.Login" %>

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
    <title></title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <table>
        <tr>
            <td>用户名：</td>
            <td>
                <asp:TextBox ID="txtUserName" runat="server" style="width:200px"></asp:TextBox></td>
        </tr>
        <tr>
            <td>密  码：</td>
            <td>
                <asp:TextBox ID="txtPassword" runat="server" TextMode="Password" style="width:200px"></asp:TextBox>
            </td>
        </tr>
        <tr>
            <td></td>
            <td>
                <asp:Button ID="Button1" runat="server" Text="登 录" onclick="Button1_Click" />
            </td>
        </tr>
    </table>
    </form>
</body>
</html>

后置代码：

using System;
using System.Web;
using System.Web.Security;

namespace LoginTest
{
    public partial class Login : System.Web.UI.Page
    {
        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            
        }

        protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string user = this.txtUserName.Text; //读取用户名
            string password = this.txtPassword.Text; //读取密码
            if (ValidateUser(user, password) == true) //ValidateUser方法用来验证用户合法性的
            {
                //建立表单验证票据
                FormsAuthenticationTicket Ticket = new FormsAuthenticationTicket(1, user, DateTime.Now, DateTime.Now.AddMinutes(30), true, "管理员,会员", "/");

                //使用webcongfi中定义的方式,加密序列化票据为字符串
                string HashTicket = FormsAuthentication.Encrypt(Ticket);

                //将加密后的票据转化成cookie
                HttpCookie UserCookie = new HttpCookie(FormsAuthentication.FormsCookieName, HashTicket);

                //添加到客户端cookie
                Context.Response.Cookies.Add(UserCookie);

                //登录成功后重定向
                Response.Redirect("GotoUrl.aspx?returnUrl=" + Server.UrlEncode("Default.aspx"));
            }
            else
            {
                //登录失败后的处理
            }           
        }

        /// <summary>
        /// 验证用户名/密码是否正确
        /// </summary>
        /// <param name="userName"></param>
        /// <param name="pwd"></param>
        /// <returns></returns>
        private bool ValidateUser(string userName, string pwd) {
            return true; //当然实际开发中，您可以到数据库里查询校验，这里只是示例而已
        }
    }
}

GotoUrl.aspx：这个页面只是单纯的辅助跳转而已，所以aspx页面本身不用加什么代码，只需要在后置cs代码里简单处理一下

using System;

namespace LoginTest
{
    public partial class GotoUrl : System.Web.UI.Page
    {
        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            string _returnUrl = Request["returnUrl"];

            if (string.IsNullOrEmpty(_returnUrl))
            {
                _returnUrl = "~/default.aspx";
            }


            Response.Redirect(_returnUrl);
        }
    }
}

接下来应该是Default.aspx了，这里只是演示，所以没有后置代码，判断的逻辑全写在default.aspx本身：

<%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="Default.aspx.cs" Inherits="LoginTest.Default" %>

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
    <title></title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div>
        <% if (User.Identity.IsAuthenticated)
           {
               Response.Write("<span style='color:red'>" + User.Identity.Name + "</span>已登录!");
               if (User.IsInRole("管理员"))
               {
                   Response.Write(" 当前用户角色：管理员");
               }

               if (User.IsInRole("会员"))
               {
                   Response.Write("，会员。");
               }

               Response.Write(" <a href='logout.aspx'>安全退出</a>");
           }
           else
           {
               Response.Write("请先<a href='login.aspx'>登录</a>");
           }
        %>
    </div>
    </form>
</body>
</html>

最后一个是注销页面logout.aspx，类似的，这个页面本身只负责注销cookie票据，所以界面上没东西，只有后置代码：

using System;
using System.Web.Security;

namespace LoginTest
{
    public partial class Logout : System.Web.UI.Page
    {
        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            FormsAuthentication.SignOut();
            Response.Redirect("default.aspx");
        }
    }
}

如果您已经等不急的按下了F5想看下最终的结果，可能会令人失望：

咱还没登录呢，甚至连用户名，密码都没输入，咋会显示已登录？是不是想起了小沈阳的那句经典台词：为~什么呢?

这就是webform与winform不同的地方，asp.net默认的表单认证方式是Windows，所以程序一运行，asp.net就把windows当前的登录用户视为已经登录了，因此我们得改变asp.net的默认“傻帽”行为，修改web.config成下面这样：

<?xml version="1.0"?>

<configuration>
  <system.web>
    
    <compilation debug="true" targetFramework="4.0" />
    
   
    <authentication mode="Forms">
      <forms
         name=".ASPXAUTH"
         loginUrl="login.aspx"
         timeout="30"
         path="/"
         requireSSL="false"
         domain="">
      </forms>
    </authentication>


  </system.web>


</configuration>

哦，忘了告诉大家，我用的是asp.net 4.0，所以web.config显示十分简洁清爽。

ok，再来跑一下：

这回对了，点击“登录"，转到login.aspx，然后在用户名里输入点啥（比如："菩提树下的杨过"），然后会得到下面的结果：

认证已经成功了！但是好象还有点问题：并没有识别出身份！（即login.aspx.cs中代码指定的"管理员,会员"角色）

静下心来想想问题出在哪里？

在winform中，我们用

IPrincipal _principal = new GenericPrincipal(_identity, new string[] { "管理员" });
Thread.CurrentPrincipal = _principal;//将其附加到当前线程的CurrentPrincipal

给_principal授权为"管理员"(当然还能给它更多的角色)，然后将其赋值为线程的CurrentPrincipal，所以就ok了，但是webform中并没有Thread.CurrentPrincipal，而且http本身又是无状态的，下一次http请求，根本无法记得上次请求时的状态(就好象每次http请求都是重新投胎一样，前世忘记得一干二净)，幸好：微软为asp.net搞出一个上下文Context的概念，一个webApplication中，虽然http协议本身是无状态的，但是每个aspx页面被请求时，总会附带一个HttpContext上下文，可以用它来找回一些前世的记忆，而且文章最开头提到了 HttpContext.Current.User本身就是IPrincipal，这不就是Thread.CurrentPrincipal的变种么？

顺便再回忆一下Asp.Net的页面生命周期，每个AspX页面在请求认证时，都会触发Application_AuthenticateRequest事件，而这个事件是定义在Global.ascx中的，所以可以从这个入手：

新建一个Global.ascx，打开后置代码，内容如下：

using System;
using System.Security.Principal;
using System.Web;
using System.Web.Security;

namespace LoginTest
{
    public class Global : System.Web.HttpApplication
    {

        protected void Application_Start(object sender, EventArgs e)
        {

        }

        protected void Session_Start(object sender, EventArgs e)
        {

        }

        protected void Application_BeginRequest(object sender, EventArgs e)
        {

        }

        /// <summary>
        /// 每个aspx页面要求认证时被触发
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        protected void Application_AuthenticateRequest(object sender, EventArgs e)
        {
            HttpContext _ctx = HttpContext.Current;
            if (_ctx.User != null)
            {
                if (_ctx.User.Identity.IsAuthenticated == true) //认证成功的用户，才进行授权处理
                {
                    FormsIdentity _Identity = (FormsIdentity)_ctx.User.Identity;
                    string[] Roles = _Identity.Ticket.UserData.Split(','); //将角色字符串,即login.aspx.cs中的“管理员,会员”,变成数组
                    _ctx.User = new GenericPrincipal(_Identity, Roles); //将带有角色的信息，重新生成一个GenericPrincipal赋值给User，相当于winform中的Thread.CurrentPrincipal = _principal
                }
            }

        }

        protected void Application_Error(object sender, EventArgs e)
        {

        }

        protected void Session_End(object sender, EventArgs e)
        {

        }

        protected void Application_End(object sender, EventArgs e)
        {

        }
    }
}

再测试一下，结果总算正常了：

最后再帮.Net做点广告：.Net是一个平台，其中的很多技术是全平台通用的(不管是winform还是webform)，强烈建议大家尽量向微软自带的标准模型靠拢，这样在多种不同类型的应用整合时，将非常方便，而且兼容性好，容易升级。

经常看见有人winform中登录用一种做法(比如设置一个全局的静态变量，判断用户是否已经登录)，然后webform中又动不少脑筋想一种做法(比如自己建用户表，搞加密算法，然后用session做判断)，假如以后这二种应用要整合起来，估计要费不少劲(当然，也有设计得很好，一开始就考虑到日后的扩展的，但是这种毕竟少数，而且相对而言，对程序员的要求比较高)，但是如果大家都用文中所提的标准模型(IIdentity,IPrincipal），要整合这二种应用是非常方便的。

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