深入解析：JWT Bearer 认证在 .NET Core 中的应用

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所属分类：.NET技术
摘要

在现代 Web 应用中，安全认证是确保用户数据和系统安全的重要一环。JSON Web Token (JWT) 是一种流行的认证方式，它可以在客户端和服务端之间安全地传递信息。本文将详细介绍 JWT Bearer 认证的概念、工作原理、在 .NET Core 中的实现步骤，以及最佳实践。
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在现代 Web 应用中，安全认证是确保用户数据和系统安全的重要一环。JSON Web Token (JWT) 是一种流行的认证方式，它可以在客户端和服务端之间安全地传递信息。本文将详细介绍 JWT Bearer 认证的概念、工作原理、在 .NET Core 中的实现步骤，以及最佳实践。

一、什么是 JWT？

JSON Web Token (JWT) 是一个开放标准（RFC 7519），用于以安全的方式在网络应用环境中传递声明信息。JWT 的基本结构由三个部分组成：

  1. 头部 (Header)：通常包含令牌的类型（JWT）和所使用的签名算法（如 HMAC SHA256）。

  2. 负载 (Payload)：包含要传递的数据，称为声明 (Claims)，可以是关于用户的信息或其他元数据。

  3. 签名 (Signature)：通过将编码后的头部和负载与一个密钥结合，使用指定的算法生成的签名，用于验证令牌的真实性。

JWT 的结构示例如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

二、JWT Bearer 认证的工作原理

在 JWT Bearer 认证中，用户通过提供凭据（如用户名和密码）进行身份验证。以下是基本的工作流程：

  1. 用户登录：用户发送登录请求，附带用户名和密码。

  2. 生成 JWT：服务器验证凭据后生成 JWT，并将其返回给用户。

  3. 使用 JWT：用户在后续的 API 请求中，将 JWT 作为 Bearer Token 发送。

  4. 验证 JWT：服务器接收到请求后，验证 JWT 的有效性。如果有效，则允许访问相应的资源。

JWT 的优势在于它是自包含的，包含了所有用户所需的信息，无需在服务器上存储会话状态。

三、在 .NET Core 中实现 JWT Bearer 认证

1. 安装所需 NuGet 包

在您的 .NET Core 项目中安装 JWT Bearer 认证所需的 NuGet 包：

dotnet add package Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer
dotnet add package System.IdentityModel.Tokens.Jwt

2. 配置 JWT 认证服务

在 Program.cs 文件中配置 JWT Bearer 认证。以下是完整示例：

using Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.Text;
​
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
​
// 读取 JWT 配置
var jwtSection = builder.Configuration.GetSection("JwtSettings");
var key = jwtSection.GetValue<string>("Key");
var issuer = jwtSection.GetValue<string>("Issuer");
var audience = jwtSection.GetValue<string>("Audience");
​
// 配置 JWT 认证
builder.Services.AddAuthentication(options =>
{
    options.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
})
.AddJwtBearer(options =>
{
    options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
    {
        ValidateIssuer = true,
        ValidateAudience = true,
        ValidateLifetime = true,
        ValidateIssuerSigningKey = true,
        ValidIssuer = issuer,
        ValidAudience = audience,
        IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(key))
    };
});
​
builder.Services.AddControllers();
​
var app = builder.Build();
​
app.UseAuthentication(); // 使用认证中间件
app.UseAuthorization();  // 使用授权中间件
​
app.MapControllers(); // 映射控制器
​
app.Run();

3. 在 appsettings.json 中配置 JWT 设置

在 appsettings.json 中添加 JWT 的配置：

{
  "JwtSettings": {
    "Key": "dsggdgewt3452345sbvsdgsdfsvxGHLKGFFJHLL",  // 生成 JWT 所用的密钥
    "Issuer": "mywebapiTest",         // JWT 的颁发者
    "Audience": "mywebapiTest"       // JWT 的接收者
  },
  "AllowedHosts": "*"
}

4. 生成 JWT

在用户成功登录后生成 JWT。可以创建一个控制器处理登录请求：

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Security.Claims;
using System.Text;
​
namespace MyApp.Controllers
{
    [ApiController]
    [Route("api/[controller]")]
    public class AuthController : ControllerBase
    {
        private readonly IConfiguration _configuration;
​
        public AuthController(IConfiguration configuration)
        {
            _configuration = configuration;
        }
​
        [HttpPost("login")]
        public IActionResult Login([FromBody] LoginModel login)
        {
            // 验证用户身份（示例中使用简单的硬编码，实际应调用数据库验证）
            if (login.Username == "test" && login.Password == "password")
            {
                var claims = new[]
                {
                    new Claim(ClaimTypes.Name, login.Username)
                };
​
                var key = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(_configuration["JwtSettings:Key"]));
                var creds = new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256);
​
                var token = new JwtSecurityToken(
                    issuer: _configuration["JwtSettings:Issuer"],
                    audience: _configuration["JwtSettings:Audience"],
                    claims: claims,
                    expires: DateTime.Now.AddMinutes(30), // 设置过期时间
                    signingCredentials: creds);
​
                return Ok(new { token = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token) });
            }
​
            return Unauthorized(); // 认证失败
        }
    }
​
    public class LoginModel
    {
        public string Username { get; set; }
        public string Password { get; set; }
    }
}

5. 保护 API 端点

可以通过 [Authorize] 特性保护需要身份验证的 API 端点：

using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
​
namespace MyApp.Controllers
{
    [ApiController]
    [Route("[controller]")]
    public class WeatherForecastController : ControllerBase
    {
        [Authorize] // 保护此 API
        [HttpGet]
        public IActionResult Get()
        {
            return Ok(new { Weather = "Sunny" });
        }
    }
}

四、测试 JWT Bearer 认证

  1. 登录：发送 POST 请求到 /api/auth/login，使用 JSON 格式的用户名和密码进行身份验证。成功后将返回一个 JWT。

    示例请求体：

    {
        "username": "test",
        "password": "password"
    }

  2. 访问受保护的 API：在请求头中添加 Authorization 字段，格式为 Bearer {token}。

    示例请求：

    GET /weatherforecast HTTP/1.1
    Authorization: Bearer {your_token}

五、最佳实践

  1. 密钥管理：确保 JWT 的密钥安全，不要将其硬编码在代码中。可以使用环境变量或密钥管理服务。

  2. 过期时间：合理设置 JWT 的过期时间，以防长期有效的令牌被滥用。

  3. 黑名单机制：在用户注销或更改密码时，考虑实现黑名单机制，以便失效旧的 JWT。

  4. HTTPS：始终通过 HTTPS 传输 JWT，防止中间人攻击。

六、总结

JWT Bearer 认证为 .NET Core 应用程序提供了一种简单、安全的身份验证方式。通过本教程，您可以了解如何在 .NET Core 中实现 JWT 认证，从基本配置到实际应用，掌握 JWT 的使用。这种认证机制不仅提高了安全性，还增强了 API 的灵活性和可扩展性。希望您在项目中能够顺利实现 JWT Bearer 认证，提升应用的安全性与用户体验。

 

jwt解析：https://jwt.io/

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