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需求
在上一篇文章使用.NET 6开发TodoList应用(24)——实现基于JWT的Identity功能中，我们演示了如何使用.NET框架的Identity组件实现基于JWT Token的认证和授权功能。我们可以想象一下场景：当获取到的Token过期以后，我们必须要重新请求认证接口以获取新的Token，在实际的应用中，表现出来就是虽然当前用户一直在进行业务的操作，但是到了一个固定的时间点后，就会要求用户重新登陆一次来获取新Token，这对用户的体验是非常不友好的。所以我们引出了本文将要介绍的Refresh Token的概念。
那么我们为什么一定需要一个Refresh Token而不是将Token的过期时间设置的长一点呢？最主要的原因是如果这个长期的Token一旦被暴露，那么即使我们修改登录密码，也无法阻止已经被暴露的Token被用来访问我们受保护的API资源，只能等到这个Token自己过期。所以我们希望设置一个短时间有效的Token，当客户端Token失效后，服务端将会返回一个Token过期的响应，那么此时客户端就可以携带这个已过期的Token和服务器之前签发的一次性的Refresh Token去服务端换取一个新的Token和一个新的一次性Refresh Token。客户端就可以在不需要重新登陆的情况下携带这个新的Token去访问后端资源，同时也将Token暴露的影响降低了。
目标
为TodoList实现Refresh Token功能。
原理与思路
为了实现Refresh Token功能，我们需要做这几件事：
- 在用户请求Token时同时创建一个Refresh Token返回给客户端；
- 修改认证服务，使其能够从已过期的Token中获取用户的Principal数据；
- 创建一个refresh token的API接口用于响应客户端的获取新Token的逻辑。
实现
使ApplicationUser支持RefreshToken
ApplicationUser.cs
using Microsoft.AspNetCore.Identity; namespace TodoList.Infrastructure.Identity; public class ApplicationUser : IdentityUser { public string? RefreshToken { get; set; } public DateTime RefreshTokenExpiryTime { get; set; } } 运行Migration使修改生效。
修改CreateToken签名使其同时返回Refresh Token
新建创建Token返回的响应体对象ApplicationToken：
ApplicationToken.cs
namespace TodoList.Application.Common.Models; public record ApplicationToken(string AccessToken, string RefreshToken); 修改接口定义
Task<ApplicationToken> CreateTokenAsync(bool populateExpiry); 并对应修改实现：
IdentityService.cs
public async Task<ApplicationToken> CreateTokenAsync(bool populateExpiry) { var signingCredentials = GetSigningCredentials(); var claims = await GetClaims(); var tokenOptions = GenerateTokenOptions(signingCredentials, claims); var refreshToken = GenerateRefreshToken(); User!.RefreshToken = refreshToken; if(populateExpiry) User!.RefreshTokenExpiryTime = DateTime.Now.AddDays(7); await _userManager.UpdateAsync(User); var accessToken = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(tokenOptions); return new ApplicationToken(accessToken, refreshToken); } private string GenerateRefreshToken() { // 创建一个随机的Token用做Refresh Token var randomNumber = new byte[32]; using var rng = RandomNumberGenerator.Create(); rng.GetBytes(randomNumber); return Convert.ToBase64String(randomNumber); } 修改login方法
AuthenticationController.cs
[HttpPost("login")] public async Task<IActionResult> Authenticate([FromBody] UserForAuthentication userForAuthentication) { if (!await _identityService.ValidateUserAsync(userForAuthentication)) { return Unauthorized(); } var token = await _identityService.CreateTokenAsync(true); return Ok(token); } 到目前为止，我们已经为应用程序添加了Refresh Token所需要的一些基础功能了，接下来就需要实现一个refresh token接口用于换取新的Token
实现refresh token接口
我们新建一个Action用于refresh token接口。
AuthenticationController.cs
[HttpPost("refresh")] public async Task<IActionResult> Refresh([FromBody] ApplicationToken token) { var tokenToReturn = await _identityService.RefreshTokenAsync(token); return Ok(tokenToReturn); } 实现refresh token功能
我们在认证服务中添加Controller中调用的方法
IIdentityService.cs
Task<ApplicationToken> RefreshTokenAsync(ApplicationToken token); 并实现接口方法：
IdentityService.cs
// 省略其他... public async Task<ApplicationToken> RefreshTokenAsync(ApplicationToken token) { var principal = GetPrincipalFromExpiredToken(token.AccessToken); var user = await _userManager.FindByNameAsync(principal.Identity?.Name); if (user == null || user.RefreshToken != token.RefreshToken || user.RefreshTokenExpiryTime <= DateTime.Now) { throw new BadHttpRequestException("provided token has some invalid value"); } User = user; return await CreateTokenAsync(true); } private ClaimsPrincipal GetPrincipalFromExpiredToken(string token) { // 根据已过期的Token获取用户相关的Principal数据，用来生成新的Token var jwtSettings = _configuration.GetSection("JwtSettings"); var tokenValidationParameters = new TokenValidationParameters { ValidateAudience = true, ValidateIssuer = true, ValidateIssuerSigningKey = true, IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(Environment.GetEnvironmentVariable("SECRET") ?? "TodoListApiSecretKey")), ValidateLifetime = true, ValidIssuer = jwtSettings["validIssuer"], ValidAudience = jwtSettings["validAudience"] }; var tokenHandler = new JwtSecurityTokenHandler(); var principal = tokenHandler.ValidateToken(token, tokenValidationParameters, out var securityToken); if (securityToken is not JwtSecurityToken jwtSecurityToken || !jwtSecurityToken.Header.Alg.Equals(SecurityAlgorithms.HmacSha256, StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase)) { throw new SecurityTokenException("Invalid token"); } return principal; } 接下来我们就可以验证refresh token的功能了。
验证
启动Api项目，首先我们获取Token：
可以看到同时返回了refresh token。
然后我们请求refresh token接口：
获取到了一个新的Access Token和一个新的refresh token。
接下来使用新获取到的access token去请求创建TodoList：
可以看到新的access token是可以用来作为认证和授权的凭证请求接口的。
总结
在本文中我们实现了关于refresh token的功能，在实际应用中，客户端程序可能需要根据原始Token中payload里的exp字段去判断是否将要过期，提前请求refresh token，以实现用户无感知的持续携带有效的token去请求后端API资源。
