IdentityServer4系列 | 授权码模式

一、前言

在上一篇关于简化模式中，通过客户端以浏览器的形式请求「IdentityServer」服务获取访问令牌，从而请求获取受保护的资源，但由于token携带在url中，安全性方面不能保证。因此，我们可以考虑通过其他方式来解决这个问题。

我们通过Oauth2.0的「授权码模式」了解，这种模式不同于简化模式，「在于授权码模式不直接返回token，而是先返回一个授权码，然后再根据这个授权码去请求token」。这显得更为安全。

所以在这一篇中，我们将通过多种授权模式中的「授权码」模式进行说明，主要针对介绍「IdentityServer」保护API的资源，「授权码」访问API资源。

二、初识

❝

「指的是第三方应用先申请一个授权码，然后再用该码获取令牌，实现与资源服务器的通信。」

❞

看一个常见的QQ登陆第三方网站的流程如下图所示：

2.1 适用范围

授权码模式(authorization code)是功能最完整、流程最严密的授权模式。

❝

「授权码模式适用于有后端的应用，因为客户端根据授权码去请求token时是需要把客户端密码转进来的，为了避免客户端密码被暴露，所以请求token这个过程需要放在后台。」

❞

2.2  授权流程：

 +----------+| Resource ||   Owner  ||          |+----------+^|(B)+----|-----+          Client Identifier      +---------------+|         -+----(A)-- & Redirection URI ---->|               ||  User-   |                                 | Authorization ||  Agent  -+----(B)-- User authenticates --->|     Server    ||          |                                 |               ||         -+----(C)-- Authorization Code ---<|               |+-|----|---+                                 +---------------+|    |                                         ^      v(A)  (C)                                        |      ||    |                                         |      |^    v                                         |      |+---------+                                      |      ||         |>---(D)-- Authorization Code ---------'      ||  Client |          & Redirection URI                  ||         |                                             ||         |<---(E)----- Access Token -------------------'+---------+       (w/ Optional Refresh Token)

「授权码授权流程描述」

（A）「用户访问第三方应用，第三方应用将用户导向认证服务器」；

（B）「用户选择是否给予第三方应用授权」；

（C）「假设用户给予授权，认证服务器将用户导向第三方应用事先指定的重定向URI，同时带上一个授权码」；

（D）「第三方应用收到授权码，带上上一步时的重定向URI，向认证服务器申请访问令牌。这一步是在第三方应用的后台的服务器上完成的，对用户不可见」；

（E）「认证服务器核对了授权码和重定向URI，确认无误后，向第三方应用发送访问令牌(Access Token)和更新令牌(Refresh token)」；

（F）「访问令牌过期后，刷新访问令牌」；

2.2.1 过程详解

访问令牌请求
「（1）用户访问第三方应用，第三方应用将用户导向认证服务器」
  (用户的操作：用户访问https://client.example.com/cb跳转到登录地址，选择授权服务器方式登录)

在授权开始之前，它首先生成state参数(随机字符串)。client端将需要存储这个（cookie，会话或其他方式），以便在下一步中使用。

GET /authorize?response_type=code&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1
HTTP/1.1 Host: server.example.com

生成的授权URL如上所述（如上），请求这个地址后重定向访问授权服务器，其中 response_type参数为code,表示授权类型，返回code授权码。

参数是否必须含义
response_type必需表示授权类型，此处的值固定为"code"
client_id必需客户端ID
redirect_uri可选表示重定向的URI
scope可选表示授权范围。
state可选表示随机字符串,可指定任意值，认证服务器会返回这个值

「（2）假设用户给予授权，认证服务器将用户导向第三方应用事先指定的重定向URI，同时带上一个授权码」

HTTP/1.1 302 Found
Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&state=xyz

参数含义
code表示授权码，必选项。该码的有效期应该很短，通常设为10分钟，客户端只能使用该码一次，否则会被授权服务器拒绝。该码与客户端ID和重定向URI，是一一对应关系。
state如果客户端的请求中包含这个参数，认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

「（3）第三方应用收到授权码，带上上一步时的重定向URI，向认证服务器申请访问令牌。这一步是在第三方应用的后台的服务器上完成的，对用户不可见」。

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Bearer czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
grant_type=authorization_code&code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA
&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb

参数含义
grant_type表示使用的授权模式，必选项，此处的值固定为"authorization_code"。
code表示上一步获得的授权码，必选项。
redirect_uri表示重定向URI，必选项，且必须与步骤1中的该参数值保持一致。
client_id表示客户端ID，必选项。

「（4）认证服务器核对了授权码和重定向URI，确认无误后，向第三方应用发送访问令牌(Access Token)和更新令牌(Refresh token)」

HTTP/1.1 200 OKContent-Type: application/json;charset=UTF-8Cache-Control: no-storePragma: no-cache{"access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA","token_type":"Bearer","expires_in":3600,"refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA","example_parameter":"example_value"}

参数含义
access_token表示访问令牌，必选项。
token_type表示令牌类型，该值大小写不敏感，必选项，可以是Bearer类型或mac类型。
expires_in表示过期时间，单位为秒。如果省略该参数，必须其他方式设置过期时间。
refresh_token表示更新令牌，用来获取下一次的访问令牌，可选项。
scope表示权限范围，如果与客户端申请的范围一致，此项可省略。

「(5) 访问令牌过期后，刷新访问令牌」

POST /token HTTP/1.1
Host: server.example.com
Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
grant_type=refresh_token&refresh_token=tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA

参数含义
granttype表示使用的授权模式，此处的值固定为"refreshtoken"，必选项。
refresh_token表示早前收到的更新令牌，必选项。
scope表示申请的授权范围，不可以超出上一次申请的范围，如果省略该参数，则表示与上一次一致。

三、实践

❝

在示例实践中，我们将创建一个授权访问服务，定义一个MVC客户端，MVC客户端通过「IdentityServer」上请求访问令牌，并使用它来访问API。

❞

3.1 搭建 Authorization Server 服务

❝

搭建认证授权服务

❞

3.1.1 安装Nuget包

❝

IdentityServer4 程序包

❞

3.1.2 配置内容

建立配置内容文件Config.cs

public static class Config
{public static IEnumerable<IdentityResource> IdentityResources =>new IdentityResource[]{new IdentityResources.OpenId(),new IdentityResources.Profile(),};public static IEnumerable<ApiScope> ApiScopes =>new ApiScope[]{new ApiScope("code_scope1")};public static IEnumerable<ApiResource> ApiResources =>new ApiResource[]{new ApiResource("api1","api1"){Scopes={ "code_scope1" },UserClaims={JwtClaimTypes.Role},  //添加Cliam 角色类型ApiSecrets={new Secret("apipwd".Sha256())}}};public static IEnumerable<Client> Clients =>new Client[]{new Client{ClientId = "code_client",ClientName = "code Auth",AllowedGrantTypes = GrantTypes.Code,RedirectUris ={"http://localhost:5002/signin-oidc", //跳转登录到的客户端的地址},// RedirectUris = {"http://localhost:5002/auth.html" }, //跳转登出到的客户端的地址PostLogoutRedirectUris ={"http://localhost:5002/signout-callback-oidc",},ClientSecrets = { new Secret("511536EF-F270-4058-80CA-1C89C192F69A".Sha256()) },AllowedScopes = {IdentityServerConstants.StandardScopes.OpenId,IdentityServerConstants.StandardScopes.Profile,"code_scope1"},//允许将token通过浏览器传递AllowAccessTokensViaBrowser=true,// 是否需要同意授权 （默认是false）RequireConsent=true}};
}
❝

RedirectUris : 登录成功回调处理的客户端地址，处理回调返回的数据，可以有多个。

PostLogoutRedirectUris ：跳转登出到的客户端的地址。

这两个都是配置的客户端的地址，且是identityserver4组件里面封装好的地址，作用分别是登录，注销的回调

❞

因为是「授权码」授权的方式，所以我们通过代码的方式来创建几个测试用户。

新建测试用户文件TestUsers.cs

    public class TestUsers{public static List<TestUser> Users{get{var address = new{street_address = "One Hacker Way",locality = "Heidelberg",postal_code = 69118,country = "Germany"};return new List<TestUser>{new TestUser{SubjectId = "1",Username = "i3yuan",Password = "123456",Claims ={new Claim(JwtClaimTypes.Name, "i3yuan Smith"),new Claim(JwtClaimTypes.GivenName, "i3yuan"),new Claim(JwtClaimTypes.FamilyName, "Smith"),new Claim(JwtClaimTypes.Email, "i3yuan@email.com"),new Claim(JwtClaimTypes.EmailVerified, "true", ClaimValueTypes.Boolean),new Claim(JwtClaimTypes.WebSite, "http://i3yuan.top"),new Claim(JwtClaimTypes.Address, JsonSerializer.Serialize(address), IdentityServerConstants.ClaimValueTypes.Json)}}};}}}

返回一个TestUser的集合。

通过以上添加好配置和测试用户后，我们需要将用户注册到IdentityServer4服务中，接下来继续介绍。

3.1.3 注册服务

在startup.cs中ConfigureServices方法添加如下代码：

        public void ConfigureServices(IServiceCollection services){var builder = services.AddIdentityServer().AddTestUsers(TestUsers.Users); //添加测试用户// in-memory, code configbuilder.AddInMemoryIdentityResources(Config.IdentityResources);builder.AddInMemoryApiScopes(Config.ApiScopes);builder.AddInMemoryApiResources(Config.ApiResources);builder.AddInMemoryClients(Config.Clients);// not recommended for production - you need to store your key material somewhere securebuilder.AddDeveloperSigningCredential();services.ConfigureNonBreakingSameSiteCookies();}

3.1.4 配置管道

在startup.cs中Configure方法添加如下代码：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env){if (env.IsDevelopment()){app.UseDeveloperExceptionPage();}app.UseStaticFiles();app.UseRouting();app.UseCookiePolicy();app.UseAuthentication();app.UseAuthorization();app.UseIdentityServer();app.UseEndpoints(endpoints =>{endpoints.MapDefaultControllerRoute();}); }

以上内容是快速搭建简易IdentityServer项目服务的方式。

「这搭建 Authorization Server 服务跟上一篇简化模式有何不同之处呢？」

❝

  1. 在Config中配置客户端(client)中定义了一个AllowedGrantTypes的属性，这个属性决定了Client可以被哪种模式被访问，「GrantTypes.Code」为「授权码模式」。所以在本文中我们需要添加一个Client用于支持授权码模式(「Authorization Code」)。

❞

3.2 搭建API资源

❝

实现对API资源进行保护

❞

3.2.1 快速搭建一个API项目

3.2.2 安装Nuget包

❝

IdentityServer4.AccessTokenValidation 包

❞

3.2.3 注册服务

在startup.cs中ConfigureServices方法添加如下代码：

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services){services.AddControllersWithViews();services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)services.AddAuthentication("Bearer").AddIdentityServerAuthentication(options =>{options.Authority = "http://localhost:5001";options.RequireHttpsMetadata = false;options.ApiName = "api1";options.ApiSecret = "apipwd"; //对应ApiResources中的密钥});}

AddAuthentication把Bearer配置成默认模式，将身份认证服务添加到DI中。

AddIdentityServerAuthentication把IdentityServer的access token添加到DI中，供身份认证服务使用。

3.2.4 配置管道

在startup.cs中Configure方法添加如下代码：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env){if (env.IsDevelopment()){app.UseDeveloperExceptionPage();}    app.UseRouting();app.UseAuthentication();app.UseAuthorization();app.UseEndpoints(endpoints =>{endpoints.MapDefaultControllerRoute();});}

UseAuthentication将身份验证中间件添加到管道中；

UseAuthorization 将启动授权中间件添加到管道中，以便在每次调用主机时执行身份验证授权功能。

3.2.5 添加API资源接口

[Route("api/[Controller]")]
[ApiController]
public class IdentityController:ControllerBase
{[HttpGet("getUserClaims")][Authorize]public IActionResult GetUserClaims(){return new JsonResult(from c in User.Claims select new { c.Type, c.Value });}
}

在IdentityController 控制器中添加 [Authorize] , 在进行请求资源的时候，需进行认证授权通过后，才能进行访问。

3.3 搭建MVC 客户端

❝

实现对客户端认证授权访问资源

❞

3.3.1 快速搭建一个MVC项目

3.3.2 安装Nuget包

❝

IdentityServer4.AccessTokenValidation 包

❞

3.3.3 注册服务

要将对 OpenID Connect 身份认证的支持添加到MVC应用程序中。

在startup.cs中ConfigureServices方法添加如下代码：

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services){services.AddControllersWithViews();services.AddAuthorization();services.AddAuthentication(options =>{options.DefaultScheme = "Cookies";options.DefaultChallengeScheme = "oidc";}).AddCookie("Cookies")  //使用Cookie作为验证用户的首选方式.AddOpenIdConnect("oidc", options =>{options.Authority = "http://localhost:5001";  //授权服务器地址options.RequireHttpsMetadata = false;  //暂时不用httpsoptions.ClientId = "code_client";options.ClientSecret = "511536EF-F270-4058-80CA-1C89C192F69A";options.ResponseType = "code"; //代表Authorization Codeoptions.Scope.Add("code_scope1"); //添加授权资源options.SaveTokens = true; //表示把获取的Token存到Cookie中options.GetClaimsFromUserInfoEndpoint = true;});services.ConfigureNonBreakingSameSiteCookies();}
❝

  1. AddAuthentication注入添加认证授权，当需要用户登录时，使用 cookie 来本地登录用户（通过“Cookies”作为DefaultScheme），并将 DefaultChallengeScheme 设置为“oidc”，

  2. 使用 AddCookie 添加可以处理 cookie 的处理程序。

  3. 在AddOpenIdConnect用于配置执行 OpenID Connect 协议的处理程序和相关参数。Authority表明之前搭建的 IdentityServer 授权服务地址。然后我们通过ClientId、ClientSecret,识别这个客户端。SaveTokens用于保存从IdentityServer获取的token至cookie,「ture」标识ASP.NETCore将会自动存储身份认证session的access和refresh token。

❞

3.3.4 配置管道

然后要确保认证服务执行对每个请求的验证，加入UseAuthentication和UseAuthorization到Configure中,在startup.cs中Configure方法添加如下代码：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env){if (env.IsDevelopment()){app.UseDeveloperExceptionPage();}else{app.UseExceptionHandler("/Home/Error");}app.UseStaticFiles();app.UseRouting();app.UseCookiePolicy();app.UseAuthentication();app.UseAuthorization();app.UseEndpoints(endpoints =>{endpoints.MapControllerRoute(name: "default",pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");});}
❝

UseAuthentication将身份验证中间件添加到管道中；

UseAuthorization 将启动授权中间件添加到管道中，以便在每次调用主机时执行身份验证授权功能。

❞

3.3.5 添加授权

在HomeController控制器并添加[Authorize]特性到其中一个方法。在进行请求的时候，需进行认证授权通过后，才能进行访问。

        [Authorize]public IActionResult Privacy(){ViewData["Message"] = "Secure page.";return View();}

还要修改主视图以显示用户的Claim以及cookie属性。

@using Microsoft.AspNetCore.Authentication<h2>Claims</h2><dl>@foreach (var claim in User.Claims){<dt>@claim.Type</dt><dd>@claim.Value</dd>}
</dl><h2>Properties</h2><dl>@foreach (var prop in (await Context.AuthenticateAsync()).Properties.Items){<dt>@prop.Key</dt><dd>@prop.Value</dd>}
</dl>

访问 Privacy 页面，跳转到认证服务地址，进行账号密码登录，Logout 用于用户的注销操作。

3.3.6 添加资源访问

在HomeController控制器添加对API资源访问的接口方法。在进行请求的时候，访问API受保护资源。

        /// <summary>/// 测试请求API资源(api1)/// </summary>/// <returns></returns>public async Task<IActionResult> getApi(){var client = new HttpClient();var accessToken = await HttpContext.GetTokenAsync(OpenIdConnectParameterNames.AccessToken);if (string.IsNullOrEmpty(accessToken)){return Json(new { msg = "accesstoken 获取失败" });}client.DefaultRequestHeaders.Authorization = new AuthenticationHeaderValue("Bearer", accessToken);var httpResponse = await client.GetAsync("http://localhost:5003/api/identity/GetUserClaims"); var result = await httpResponse.Content.ReadAsStringAsync();if (!httpResponse.IsSuccessStatusCode){return Json(new { msg = "请求 api1 失败。", error = result });}return Json(new{msg = "成功",data = JsonConvert.DeserializeObject(result)});}
❝

测试这里通过获取accessToken之后，设置client请求头的认证，访问API资源受保护的地址，获取资源。

❞

3.4 效果

3.4.1 动图

3.4.2 过程

在用户访问MVC程序时候，将用户导向认证服务器，

在客户端向授权服务器Authorization Endpoint进行验证的时候，我们可以发现，向授权服务器发送的请求附带的那些参数就是我们之前说到的数据(clientid,redirect_url,type等)

继续往下看，发现在用户给予授权完成登录之后，可以看到在登录后，授权服务器向重定向URL地址同时带上一个授权码数据带给MVC程序。

随后MVC向授权客户端的Token终结点发送请求，从下图可以看到这次请求包含了client_id，client_secret，code，grant_type和redirect_uri，向授权服务器申请访问令牌token, 并且在响应中可以看到授权服务器核对了授权码和重定向地址URI，确认无误后，向第三方应用发送访问令牌(Access Token)和更新令牌(Refresh token)

完成获取令牌后，访问受保护资源的时候，带上令牌请求访问，可以成功响应获取用户信息资源。

四、总结

  1. 本篇主要阐述以「授权码授权」，编写一个MVC客户端，并通过客户端以浏览器的形式请求「IdentityServer」上请求获取访问令牌，从而访问受保护的API资源。

  2. 「授权码模式」解决了简化模式由于token携带在url中，安全性方面不能保证问题，而通过授权码的模式不直接返回token，而是先返回一个授权码，然后再根据这个授权码去请求token，这个请求token这个过程需要放在后台，这种方式也更为安全。适用于有后端的应用。

  3. 在后续会对这方面进行介绍继续说明，数据库持久化问题，以及如何应用在API资源服务器中和配置在客户端中，会进一步说明。

  4. 如果有不对的或不理解的地方，希望大家可以多多指正，提出问题，一起讨论,不断学习,共同进步。

  5. 项目地址https://github.com/i3yuan/Yuan.IdentityServer4.Demo/tree/main/DiffAuthMode/AuthorizationCode

五、附加

「OpenID Connect」资料

「Authorization Code资料」

「samesite问题解决」

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