ASP.NET Web API的安全管道

本篇体验ASP.NET Web API的安全管道。这里的安全管道是指在请求和响应过程中所经历的各个组件或进程，比如有IIS，HttpModule,OWIN,WebAPI，等等。在这个管道中大致分两个阶段，一个是验证阶段，另一个是授权阶段。

在ASP.NET Web API v1版本的时候，安全管道大致是这样的：

→ Authentication,请求来到IIS中的HttpModule
→ Authenticatin, 请求来到API的HttpMessageHandler
→ Authorization, 请求来到Authorization Filter
→ Authorization, 请求来到Controller

当ASP.NET Web API来到v2版本的时候，安全管道大致是：

→ 请求来到Host中的OWIN组件
→ 请求来到MessageHandler,全局或按每个请求
→ 请求来到Authentication Filter
→ 请求来到Authorization Filter

可见，加入了OWIN组件，OWIN是开源的， Microsoft在此基础上开发出了Katana验证中间件。

我们知道，ASP.NET Web API的宿主有两种方式：

1、Web宿主，ASP.NET, IIS
2、自宿主，WCF,.NET进程

如果把OWIN考虑进去，那就是：
1、IIS→ASP.NET+OWIN Bridge→ OWIN→Web API + OWIN Adapter
2、Process/Host+OWIN Bridge→OWIN→Web API + OWIN Adapter

一、了解管道中的各个组件

1.1 OWIN中间件

public class AuthenticationMiddleware
{
    private readonly Func<IDictionary<string, object>, Task> _next;

    public AuthenticationMiddleware(Func<IDictionary<string, object>, Task> next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task Invoke(IDictionary<string, object> env)
    {
        //检查env集合，进行验证
        env["server.user"] = CreatePrincipal();//设置principal;
        await _next(env);
    }
}

OWIN中间件的大致工作原理是：请求中的Header,Body,路由等信息被放在了IDictionary<string, object>这个字典集合中，并且提供了Invoke方法，把获取到的用户信息放在env["server.user"]中，并且调用一个动作处理IDictionary<string, object>集合。

1.2 Katana Authentication Middleware

这是Microsoft基于OWIN开发出来的验证组件，大致是：

public class Startup
{
    public void Configuration(IAppBuilder app)
    {
        app.UseCookieAuthentication(new CookieAuthenticaitonOptions{
            AuthenticationType = "Cookies",
            //more
        });

        app.UseGoogleAuthentication(new GoogleAuthenticationOptions{
            AuthenticationType = "Google";
            //more
        });

        app.UseOAuthBearerAuthentication(new OAuthBearerAuthenticationOptions{
            AuthenticationType = "Bearer";
            // more
        })
    }
}

以上，至少可以看出，可以为OWIN组件选择验证方式。

1.3 Message Handler

实施在全局或某个请求上。大致是：

public class MyHandler : DelegatingHandler
{
    protected async override Task<HttpResponseMessage> SendAsync(HttpRequestMessage request, CancellationToken cancellationToken)
    {
        //检查请求

        var response = await base.SendAsync(request, cancellationToken);

        //检查响应
        return response;
    }
}

Message Handler从ASP.NET WEB API 2以后就不存在了。

1.4 Authentication Filter 验证过滤器

可以在全局配置:

WebApiConfig.cs
config.Filters.Add(new HostAuthenticationFilter("Bearer"));

当然过滤器也可以放在控制器和方法层面：

[HostAuthentication("Bearer")]
public class TestController : ApiController
{
    [HostAuthentication("Google")]
    public HttpResponseMessage Get(){}

    [OverrideAuthentication]
    [HostAuthentication("Cookies")]
    public HttpResponseMessage Delete(){}
}

1.5 Authorization Filter 授权过滤器

[Authorize]
public class DataController : ApiController
{
    [AllowAnonymous]
    public Data Get(){}

    [Authorize(Role = "Foo")]
    public HttpResponseMessage Delete(int id){}
}

如果授权失败，返回401报错。

1.6 获取用户的Identity

通过ApiController的User属性获取到用户的Identity。注意，User属性值可能为null。

二、通过例子来体验安全管道

2.1 自定义HttpModule

首先，请求过来，肯定要通过HttpModule。我们需要自定义一个HttpModule，通过一个版主方法把当前的用户信息打印出来。

namespace SecurityPipeline
{
    public class HttpModule : IHttpModule
    {
        public void Init(HttpApplication context)
        {
            context.BeginRequest += context_BeginRequest;
        }

        void context_BeginRequest(object sender, EventArgs e)
        {
            Helper.Write("HttpModule", HttpContext.Current)
        }

        public void Dispose()
        {

        }
    }
}

namespace SecurityPiepeline
{
    public static class Helper
    {
        public static void Write(string state, IPrincipal principal)
        {
            Debug.WriteLine("------------" + stage + "--------");
            if(principal == null || principal.Identity == null  || !principal.Identity.IsAuthenticated)
            {
                Debug.WriteLine("anonymous user");
            }
            else
            {
                Debug.WriteLine("User:" + principal.Identity.User);
            }

            Debug.WriteLine("\n");
        }
    }
}

可见，HttpContext.Current是IPrincipal类型。

然后这是一个Web项目，需要把HTTP module注册一下。

<configuration>
    <system.webServer>
        <modules>
            <add name="DemoModule" type="SecurityPipeline.HttpModule"/>
        </modules>
    </system.webServer>
</configuration>

如果此时项目下有一个default.html页面的话，运行项目，展示default.html的时候，控制台打印出如下信息：

-----HttpModule-------
anonymouse

显然，请求过来，自定义的Http Module起了作用，但目前还不能从IPrincipal中拿到User信息。

2.2 安装ASP.NET Web API 2

2.3 创建控制器

using System.Net.Http;
public class TestController : ApiController
{
    public IHttpActionResult Get()
    {
        Helper.Write("Controller", User);

        //获取用户也可以这样写
        //Helper.Write("Controller",Request.GetRequestContext().Principal);
        return Ok();
    }
}

以上，通过ApiController的User属性获取到IPincipal类型。

2.4 安装Microsoft.Owin.Host.SystemWeb

2.5 安装Microsoft. ASP.NET Web API 2.1 OWIN

2.6 创建Startup类

using OWin;
using System.Web.Http;

namespace SecurityPopeline
{
    public class Startup
    {
        public void Configuraiton()
        {
            var configuration = new HttpConfiguration();
            configuration.Routes.MapHttpRoute("default", "api/{controller}");

        }
    }
}

这里，让WEB API的HttpConfiguraton实例赋值给类OWIN的IAppBuilder的UseWebApi方法。

2.7 请求路由：localhsot:8000/api/test

显示
------HttpModule--------
anonymous user

------Controller--------
anonymous user

可见，请求一路经过管道中的HttpModule和Controller，但依然没有拿到用户信息。

2.8 创建TestMiddleware类

进入HttpModule之后，和进入Controller之前，这里是OWIN组件的生存之地。

using Microsoft.Owin;

namespace SecurityPopeline.Pipeline
{
    public class TestMiddleware
    {
        private Func<IDictionary<string, object>, Task> _next;
        public TestMiddleware(Func<IDictionary<string, object>, Task> next)
        {
            _next = next;
        }

        public async Task Invoke(IDictionary<string, object> env)
        {
            var context = new OwinContext(env);
            Helper.Write("Middleware", context.Request.User);
            await _next(env);
        }
    }
}

2.9 Startup类中增加有关TestMiddleware部分

using OWin;
using System.Web.Http;

namespace SecurityPopeline
{
    public class Startup
    {
        public void Configuraiton(IAppBuilder app)
        {
            var configuration = new HttpConfiguration();
            configuration.Routes.MapHttpRoute("default", "api/{controller}");

            app.Use(typeo(TestMiddleware));

            app.UseWebApi(configuration);
        }
    }
}

3.10 请求路由：localhsot:8000/api/test

显示
------HttpModule--------
anonymous user

------Middleware--------
anonymous user

------Controller------
anonymous user

可见，请求一路过来历经管道中的HttoModule, OWIN, 最后到达Controller，依然没有获取到用户信息。

3.11 添加TestAuthenticationFilterAttribute类

在OWIN和Controller之间，还有验证的接口，这也是安全管道中的一个重要环节。

using System.Web.Http.Filters;
using System.Threading.Tasks;

namespace SecurityPipeline.Pipeline
{
    public class TestAuthenticationFilterAttribute : Attribute, IAuthenticationFilter
    {
        public async Task AuthenticateAsync(HttpAuthenticationContext context)
        {
            Helper.Write("AuthenticationFilter", context.ActionContext.RequestContext.Principal, CancellationToken..)
        }

        public async Task ChallengeAsync(HttpAuthenticationContext context, CancellationToken..)
        {

        }

        public bool AllowMultiple
        {
            get {
                return false;
            }
        }
    }
}

控制器增加过滤特性

using System.Net.Http;

[TestAuthenticationFilter]
public class TestController : ApiController
{
    public IHttpActionResult Get()
    {
        Helper.Write("Controller", User);

        //获取用户也可以这样写
        //Helper.Write("Controller",Request.GetRequestContext().Principal);
        return Ok();
    }
}

3.12 请求路由：localhsot:8000/api/test

显示
------HttpModule--------
anonymous user

------Middleware--------
anonymous user

------AuthenticationFilter--------
anonymous user

------Controller------
anonymous user

可见，请求路径安全管道中的HttpModule,OWIN,验证，依然没有获取到用户信息。

3.13 增加TestAuthorizationFilterAttrbute类

在经过验证特性，以及进入Controller或Action之前，安全管道中还有一个重要的成员，就是授权特性。

public class TestAuthorizationFilterAttribute : AuthorizeAttibute
{
    protected override bool IsAuthorized(HttpActionContext actionContext)
    {
        Helper.Write("AuthorizationFilter", actionContext.RequestContext.Prioncipal);

        return base.IsAuthorized(actionContext);
    }
}

控制器增加授权特性

using System.Net.Http;

[TestAuthenticationFilter]
[TestAuthorizationFilter]
public class TestController : ApiController
{
    public IHttpActionResult Get()
    {
        Helper.Write("Controller", User);

        //获取用户也可以这样写
        //Helper.Write("Controller",Request.GetRequestContext().Principal);
        return Ok();
    }
}

3.14 请求路由：localhsot:8000/api/test

显示
------HttpModule--------
anonymous user

------Middleware--------
anonymous user

------AuthenticationFilter--------
anonymous user

------AuthorizationFilter--------
anonymous user

并报错：Authorization has been denied for this request

可见，在请求还没有到达Controller之前，就开始报错了。

于是，修改TestAuthorizationFilterAttrbute类如下：

public class TestAuthorizationFilterAttribute : AuthorizeAttibute
{
    protected override bool IsAuthorized(HttpActionContext actionContext)
    {
        Helper.Write("AuthorizationFilter", actionContext.RequestContext.Prioncipal);

        //return base.IsAuthorized(actionContext);
        return true;
    }
}

3.15 请求路由：localhsot:8000/api/test

显示
------HttpModule--------
anonymous user

------Middleware--------
anonymous user

------AuthenticationFilter--------
anonymous user

------AuthorizationFilter--------
anonymous user

------Controller--------
anonymous user

可见，路由一路经过安全管道中的HttpModule, OWIN, AuthenticaitonFilter, AuthorizationFilter, Controller,依然没有获取到用户信息？

3.16 用户信息从哪里注入呢？

接下来要修改TestMiddleware类

using Microsoft.Owin;
using System.Security.Principal;

namespace SecurityPopeline.Pipeline
{
    public class TestMiddleware
    {
        private Func<IDictionary<string, object>, Task> _next;
        public TestMiddleware(Func<IDictionary<string, object>, Task> next)
        {
            _next = next;
        }

        public async Task Invoke(IDictionary<string, object> env)
        {
            var context = new OwinContext(env);

            //authentication
            //new string[]数组存放用户
            context.Request.User = new GenericPrincipal(new GenericIdentity("dom"),new string[]{});

            Helper.Write("Middleware", context.Request.User);
            await _next(env);
        }
    }
}

3.17 请求路由：localhsot:8000/api/test

显示
------HttpModule--------
anonymous user

------Middleware--------
User: dom

------AuthenticationFilter--------
User: dom

------AuthorizationFilter--------
User: dom

------Controller--------
User: dom

总结：请求一路过来，会经过安全管道中的HttpModule, OWIN,AuthenticaitonFilter, AuthorizationFilter, Controller,最后到达Action, 而用户信息可以在OWIN中注入。