使用ASP.NET Web Api构建基于REST风格的服务实战系列教程【八】——Web Api的安全性

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前言

这一篇文章我们主要来探讨一下Web Api的安全性，到目前为止所有的请求都是走的Http协议（http：//）,因此客户端与服务器之间的通信是没有加密的。在本篇中，我们将在“StudentController”中添加身份验证功能——通过验证用户名与密码来判断是否是合法用户。众所周知，对于机密信息的传递，我们应该使用安全的Http协议（https://）来传输

在Web Api中强制使用Https

我们可以在IIS级别配置整个Web Api来强制使用Https，但是在某些情况下你可能只需要对某一个action强制使用Https，而其他的方法仍使用http。

为了实现这一点，我们将使用Web Api中的filters——filter（过滤器）的主要作用就是可以在我们执行方法之前执行一段代码。没接触过得可以通过下图简单理解下，大神跳过：

我们新创建的filter将用来检测是否是安全的，如果不是安全的，filter将终止请求并返回相应：请求必须是https。

具体做法：创建一个filter继承自AuthorizationFilterAttribute，重写OnAuthorization来实现我们的需求。

在网站根目录下创建“Filters”文件夹，新建一个类“ForceHttpsAttribute”继承自“System.Web.Http.Filters.AuthorizationFilterAttribute”，下面上代码：

public class ForceHttpsAttribute : AuthorizationFilterAttribute
    {
        public override void OnAuthorization(System.Web.Http.Controllers.HttpActionContext actionContext)
        {
            var request = actionContext.Request;

            if (request.RequestUri.Scheme != Uri.UriSchemeHttps)
            {
                var html = "<p>Https is required</p>";

                if (request.Method.Method == "GET")
                {
                    actionContext.Response = request.CreateResponse(HttpStatusCode.Found);
                    actionContext.Response.Content = new StringContent(html, Encoding.UTF8, "text/html");

                    UriBuilder httpsNewUri = new UriBuilder(request.RequestUri);
                    httpsNewUri.Scheme = Uri.UriSchemeHttps;
                    httpsNewUri.Port = ;

                    actionContext.Response.Headers.Location = httpsNewUri.Uri;
                }
                else
                {
                    actionContext.Response = request.CreateResponse(HttpStatusCode.NotFound);
                    actionContext.Response.Content = new StringContent(html, Encoding.UTF8, "text/html");
                }

            }
        }
    }

在上面代码中，我们通过actionContext参数拿到request和response对象，我们判断客户端的请求：如果不是https，那么直接响应客户端应该使用https。

在这里，我们需要区分请求是Get还是其他（Post，Delete,Put），因为对于使用了Http的Get请求来访问资源，我们将使用https创建一个连接并添加在响应Header的Location中。这样做了之后客户端就会自动使用https来发送Get请求了。

对于非Get请求，直接返回404，并通知客户端必须使用https来请求

如果我们打算在整个项目中使用，那么在“WebAPIConfig”类中做如下设置：

public static void Register(HttpConfiguration config)
   {
       config.Filters.Add(new ForceHttpsAttribute());
   }

如果我们相对具体的Controller或Action设置时，可以做如下设置：

//对于整个Controller强制使用Https

[Learning.Web.Filters.ForceHttps()]
    public class CoursesController : BaseApiController
    {
    //仅对这个方法强制使用Https

        [Learning.Web.Filters.ForceHttps()]
            public HttpResponseMessage Post([FromBody] CourseModel courseModel)
            {

        }
}

使用Basic Authentication验证用户

到目前为止，我们提供的所有Api都是公开的，任何人都能访问。但在真是场景中却是不可取的，对于某些数据，只有通过认证的用户才能访问，我们这里有两个地方恰好说明这一点：

1.当客户端发送Get请求道“http://{your_port}/api/students/{userName}“的时候.例如:通过上述URI访问userNme为“TaiseerJoudeh”的信息时，我们必须让客户端提供TaiseerJoudeh相应的用户名和密码，对于没有提供验证信息的用户我们就不让访问，因为学生信息包含一些重要的私人信息（email，birthday等）。

2.当客户端发送Post请求到“http://{your_port}/api/courses/2/students/{userName}“的时候，这意味着给学生选课，我们可以想一下，这里如果不做验证，那么所有人都能随便给某个学生选课，那么不就乱了么。

对于上面的场景，我们使用Basic Authentication来进行身份验证，主要思路是使用filter从请求header部分获取身份信息，校验验证类型是否为“basic”，然后校验内容，正确就放行，否则返回401 (Unauthorized)状态码。

在上代码前，解释一下下basic authentication：

什么是basic authentication？

它意味着在正式处理Http请求之前对请求者身份的校验，这可以防止服务器受到DoS攻击(Denial of service attacks)。原理是：客户端在发送Http请求的时候在Header部分提供一个基于Base64编码的用户名和密码，形式为“username：password”，消息接收者（服务器）进行验证，通过后继续处理请求。

由于用户名和密码仅适用base64编码，因此为了保证安全性，basic authentication通常是基于SSL连接（https）

为了在我们的api中使用，创建一个类“LearningAuthorizeAttribute”继承自System.Web.Http.Filters.AuthorizationFilterAttribute

public class LearningAuthorizeAttribute : AuthorizationFilterAttribute
    {

        [Inject]
        public LearningRepository TheRepository { get; set; }

        public override void OnAuthorization(System.Web.Http.Controllers.HttpActionContext actionContext)
        {
            //forms authentication Case that user is authenticated using forms authentication

//so no need to check header for basic authentication.
            if (Thread.CurrentPrincipal.Identity.IsAuthenticated)
            {
                return;
            }

            var authHeader = actionContext.Request.Headers.Authorization;

            if (authHeader != null)
            {
                if (authHeader.Scheme.Equals("basic", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) &&
                    !String.IsNullOrWhiteSpace(authHeader.Parameter))
                {
                    var credArray = GetCredentials(authHeader);
                    var userName = credArray[];
                    var password = credArray[];

                    if (IsResourceOwner(userName, actionContext))
                    {
                        //You can use Websecurity or asp.net memebrship provider to login, for
                        //for he sake of keeping example simple, we used out own login functionality
                        if (TheRepository.LoginStudent(userName, password))
                        {
                            var currentPrincipal = new GenericPrincipal(new GenericIdentity(userName), null);
                            Thread.CurrentPrincipal = currentPrincipal;
                            return;
                        }
                    }
                }
            }

            HandleUnauthorizedRequest(actionContext);
        }

        private string[] GetCredentials(System.Net.Http.Headers.AuthenticationHeaderValue authHeader)
        {

            //Base 64 encoded string
            var rawCred = authHeader.Parameter;
            var encoding = Encoding.GetEncoding("iso-8859-1");
            var cred = encoding.GetString(Convert.FromBase64String(rawCred));

            var credArray = cred.Split(':');

            return credArray;
        }

        private bool IsResourceOwner(string userName, System.Web.Http.Controllers.HttpActionContext actionContext)
        {
            var routeData = actionContext.Request.GetRouteData();
            var resourceUserName = routeData.Values["userName"] as string;

            if (resourceUserName == userName)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }

        private void HandleUnauthorizedRequest(System.Web.Http.Controllers.HttpActionContext actionContext)
        {
            actionContext.Response = actionContext.Request.CreateResponse(HttpStatusCode.Unauthorized);

            actionContext.Response.Headers.Add("WWW-Authenticate",
                                               "Basic Scheme='eLearning' location='http://localhost:8323/account/login'");

        }
    }

我们重写了“OnAuthorization”，实现如下功能：

1.从请求Header中获取校验数据

2.判断验证信息类型为“basic”并包含base64编码

3.将base64编码转化为string，并提取用户名和密码

4.校验提供的验证信息是否与访问的资源信息相同（学生的详细信息只能由他自己访问）

5.去数据库校验用户名及密码

6.如果校验通过，则设置Thread的CurrentPrincipal，使本次接下来的请求都是通过校验的。

7.校验没通过，返回401（Unauthorized）并添加一个WWW-Authenticate响应头，根据这个请求，客户端可以添加相应的验证信息

在代码中实现起来就很简单了，上两个Attribute就完了：

public class StudentsController : BaseApiController
    {
        [LearningAuthorizeAttribute]
        public HttpResponseMessage Get(string userName)
            {

            }
    }

public class EnrollmentsController : BaseApiController
    {
        [LearningAuthorizeAttribute]
        public HttpResponseMessage Post(int courseId, [FromUri]string userName, [FromBody]Enrollment enrollment)
            {

            }
    }

测试成果

使用测试工具发送如下请求：

由于没有提供身份验证，于是得到如下响应：

取消：

去数据库找到对应的用户名和密码输入，得到如下结果：

总结

因为 Base Authentication 的安全性较差，但对于无 Cookie 的 Web Api 来说，应用上非常的简单和方便。

Base Authentication 最大的缺点是凭据会被浏览器缓存——直到你关闭浏览器为止。如果你已经对某个URI获得了授权，浏览器就会在授权头发送相应的凭据，这使其更容易受到跨站点请求伪造(CSRF)攻击

Base Authentication 通常需要使用HTTPS方式进行加密处理。

源码地址：https://github.com/fzrain/WebApi.eLearning