ASP.NET Core按用户等级授权的方法

验证和授权是两个独立但又存在联系的过程。验证是检查访问者的合法性，授权是校验访问者有没有权限查看资源。它们之间的联系——先验证再授权。

贯穿这两过程的是叫 Claim 的东东，可以叫它“声明”。没什么神秘的，就是由两个字符串组成的对象，一曰 type，一曰 value。type 和 value 有着映射关系，类似字典结构的 key 和 value。Claim 用来收集用户相关信息，比如

UserName = admin
Age = 105
Birth = 1990,4,12
Address = 火星街130号

ClaimTypes 静态类定义了一些标准的 type 值。如用户名Name，国家Country，手机号MobilePhone，家庭电话HomePhone 等等。你也可以自己定义一个，反正就是个字符串。

另外，还有一个ClaimValueTypes 辅助类，也是一组字符串，用于描述 value 的类型。如Integer、HexBinary、String、DnsName 等。其实所有 value 都是用字符串表示的，ValueTypes 只是基于内容本身的含义而定义的分类，在查找和分析 Claim 时有辅助作用。比如，值是 “00:15:30”，可以认为其 ValueType 是 Time，这样在分析这些数据时可以方便一些。

一般，代码会在 Sign in 前收集这些用户信息。作用是为后面的授权做准备。授权时会对这些用户信息进行综合评估，以决定该用户是否有能力访问某些资源。

回到本文主题。本文的重点是说授权，老周的想法是根据用户的等级来授权。比如，用户A的等级是2，如果某个URL要求4级以上的用户才能访问，那么A就无权访问了。

为了简单，老周就不建数据库这么复杂的东西了，直接写个类就好了。

public class User
{
    public string? UserName { get; set; }
    public string? Password { get; set; }

    /// <summary>
    /// 用户等级，1-5
    /// </summary>
    public int Level { get; set; } = 1;
}

上面类中，Level 属性表示的是用户等级。然后，用下面的代码来产生一些用户数据。

public static class UserDatas
{
    internal static readonly IEnumerable<User> UserList = new User[]
    {
        new(){UserName="admin", Password="123456", Level=5},
        new(){UserName="kitty", Password="112211", Level=3},
        new(){UserName="bob",Password="215215", Level=2},
        new(){UserName="billy", Password="886600", Level=1}
    };

    // 获取所有用户
    public static IEnumerable<User> GetUsers() => UserList;

    // 根据用户名和密码校对后返回的用户实体
    public static User? CheckUser(string username, string passwd)
    {
        return UserList.FirstOrDefault(u => u.UserName!.Equals(username, StringComparison.OrdinalIgnoreCase) && u.Password == passwd);
    }
}

这样的功能，对于咱们今天要说的内容，已经够用了。

关于验证，这里不是重点。所以老周用最简单的方案——Cookie。

builder.Services.AddAuthentication(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme).AddCookie(opt =>
{
    opt.LoginPath = "/UserLog";
    opt.LogoutPath = "/Logout";
    opt.AccessDeniedPath = "/Denied";
    opt.Cookie.Name = "ck_auth_ent";
    opt.ReturnUrlParameter = "backUrl";
});

这个验证方案是结合 Session 和 Cookie 来完成的，也是Web身份验证的经典方案了。上述代码中我配置了一些选项：

LoginPath——当 SessionID 和 Cookie 验证不成功时，自动转到些路径，要求用户登录。

LogoutPath——退出登录（注销）时的路径。

AccessDeniedPath——访问被拒绝后转到的路径。

ReturnUrlParameter——回调URL，就是验证失败后会转到登录URL，然后会在URL参数中加一个回调URL。这个选项就是配置这个参数的名称的。比如这里我配置为backUrl。假如我要访问/home，但是，验证失败，跳转到 /UserLog 登录，这时候会在URL后面加上 /UserLog?backUrl=/home。如果登录成功且验证也成功了，就会跳转回 backUrl指定的路径（/home）。

这里要注意的是，我们不能把要求输入用户名和密码作为验证过程。验证由内置的CookieAuthenticationHandler 类去处理，它只验证 Session 和 Cookie 中的数据是否匹配，而不是检查用户名/密码对不对。你想想，如果把检查用户名和密码作为验证过程，那岂不是每次都要让用户去输入一次？说不定每访问一个URL都要验证一次的，那用户不累死？所以，输入用户名/密码登录只在 LoginPath 选项中配置，只在必要时输入一次，然后配合 session 和 cookie 把状态记录下来，下次再访问，只验证此状态即可，不用再输入了。

LogoutPath 和AccessDeniedPath 我就不弄太复杂了，直接这样就完事。

app.MapGet("/Denied", () => "访问被拒绝");
app.MapGet("/Logout", async (HttpContext context) =>
{
    await context.SignOutAsync();
});

对于 LoginPath，我用一个 Razor Pages 来处理。

@page
@using MyApp
@using Microsoft.AspNetCore.Authentication
@using Microsoft.AspNetCore.Authentication.Cookies
@using System.Security.Claims
@addTagHelper *,Microsoft.AspNetCore.Mvc.TagHelpers

<form method="post">
    <style>
        label{
            display:inline-block;
            min-width:100px;
        }
    </style>
    <div>
        <label for="userName">用户名：</label>
        <input type="text" name="userName" />
    </div>
    <div>
        <label for="passWord">密码：</label>
        <input type="password" name="passWord" />
    </div>
    <div>
        <button type="submit">登入</button>
    </div>
</form>

@functions{
    //[IgnoreAntiforgeryToken]
    public async void OnPost(string userName, string passWord)
    {
        var u = UserDatas.CheckUser(userName, passWord);
        if(u != null)
        {
            Claim[] cs = new Claim[]
            {
                new Claim(ClaimTypes.Name, u.UserName!),
                new Claim("level", u.Level.ToString())  //注意这里，收集重要情报
            };
            ClaimsIdentity id = new(cs, CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);
            ClaimsPrincipal p = new(id);
            await HttpContext.SignInAsync(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme, p);
            //HttpContext.Response.Redirect("/");
        }
    }
}

其他的各位可以不关注，重点是 OnPost 方法，首先用刚才写的UserDatas.CheckUser 静态方法来验证用户名和密码（这个是要我们自己写代码来完成的，CookieAuthenticationHandler 可不负责这个）。用户名和密码正确后，咱们就要收集信息了。收集啥呢？这个要根据你稍后在授权时要用到什么来决定的。就拿今天的主题来讲，我们需要知道用户等级，所以要收集 Level 属性的值。这里 ClaimType 我直接用“level”，Value 就是 Level 属性的值。

收集完用户信息后，要汇总到ClaimsPrincipal 对象中，随后调用HttpContext.SignInAsync 扩展方法，会触发CookieAuthenticationHandler 去保存状态，因为它实现了IAuthenticationSignInHandler 接口，从而带有SignInAsync 方法。

var ticket = new AuthenticationTicket(signInContext.Principal!, signInContext.Properties, signInContext.Scheme.Name);
    // 保存 Session
   if (Options.SessionStore != null)
   {
       if (_sessionKey != null)
       {
           // Renew the ticket in cases of multiple requests see: https://github.com/dotnet/aspnetcore/issues/22135
           await Options.SessionStore.RenewAsync(_sessionKey, ticket, Context, Context.RequestAborted);
       }
       else
       {
           _sessionKey = await Options.SessionStore.StoreAsync(ticket, Context, Context.RequestAborted);
       }

       var principal = new ClaimsPrincipal(
           new ClaimsIdentity(
               new[] { new Claim(SessionIdClaim, _sessionKey, ClaimValueTypes.String, Options.ClaimsIssuer) },
               Options.ClaimsIssuer));
       ticket = new AuthenticationTicket(principal, null, Scheme.Name);
   }
　　// 生成加密后的 Cookie 值
   var cookieValue = Options.TicketDataFormat.Protect(ticket, GetTlsTokenBinding());

    // 追加 Cookie 到响应消息中
   Options.CookieManager.AppendResponseCookie(
       Context,
       Options.Cookie.Name!,
       cookieValue,
       signInContext.CookieOptions);
 ……

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好了，上面的都是周边工作，下面我们来干正事。

授权大体上分为两种模式：

1、基于角色授权。即“你是谁就给你相应的权限”。你是狼人吗？你是预言家吗？你是女巫吗？你是好人吗？是狼人就赋予你杀人的权限。

2、基于策略。老周觉得这个灵活性高一点（纯个人看法）。一个策略需要一定数量的约束条件，是否赋予用户权限就看他能否满足这些约束条件了。约束实现IAuthorizationRequirement 接口。这个接口未包含任何成员，因此你可以自由发挥了。

这只不过是按用途来划分的，若从类型本质上看，就是一堆IAuthorizationRequirement 组合起来提供给了AuthorizationHandlerContext，AuthorizationHandlerContext 再通过一堆IAuthorizationHandler 来处理。最后由IAuthorizationEvaluator 去总结授权的结果。

这里咱们需要的约束条件是用户等级，所以，咱们实现一个LevelAuthorizationRequirement。

public class LevelAuthorizationRequirement : IAuthorizationRequirement
 {
     public int Level { get; private set; }

     public LevelAuthorizationRequirement(int lv)
     {
         Level = lv;
     }
 }

授权处理有两个接口：

1、IAuthorizationHandler：处理过程，一个授权请求可以执行多个IAuthorizationHandler。一般用于授权过程中的某个阶段（或针对某个约束条件）。一个授权请求可以由多IAuthorizationHandler 参与处理。

2、IAuthorizationEvaluator：综合评估是否决定授权。评估一般在各种IAuthorizationHandler 之后进行收尾工作。所以只执行一次就可以了，用于总结整个授权过程的情况得出最终结论（放权还是不放权）。

ASP.NET Core 内置了DefaultAuthorizationEvaluator，这是默认实现，如无特殊需求，我们不会重新实现。

public class DefaultAuthorizationEvaluator : IAuthorizationEvaluator
{
    public AuthorizationResult Evaluate(AuthorizationHandlerContext context)
        => context.HasSucceeded
            ? AuthorizationResult.Success()
            : AuthorizationResult.Failed(context.HasFailed
                ? AuthorizationFailure.Failed(context.FailureReasons)
                : AuthorizationFailure.Failed(context.PendingRequirements));
}

所以，咱们的代码可以选择实现一个抽象类：AuthorizationHandler<TRequirement>，其中，TRequirement 需要实现IAuthorizationRequirement 接口。这个抽象类已经满足咱们的需求了。

public class LevelAuthorizationHandler : AuthorizationHandler<LevelAuthorizationRequirement>
{
    // 策略名称，写成常量方便使用
    public const string POLICY_NAME = "Level";

    protected override Task HandleRequirementAsync(AuthorizationHandlerContext context, LevelAuthorizationRequirement requirement)
    {
        // 查找声明
        Claim? clm = context.User.Claims.FirstOrDefault(c => c.Type == "level");
        if(clm != null)
        {
            // 读出用户等级
            int lv = int.Parse(clm.Value);
            // 看看用户等级是否满足条件
            if(lv >= requirement.Level)
            {
                // 满足，标记此阶段允许授权
                context.Succeed(requirement);
            }
        }
        return Task.CompletedTask;
    }
}

在授权请求启动时，AuthorizationHandlerContext （上下文）对象会把所有IAuthorizationRequirement 对象添加到一个哈希表中（HashSet<T>），表示一大串正等着授权处理的约束条件。

当我们调用 Succeed 方法时，会把已满足要求的IAuthorizationRequirement 传递给方法参数。在 Success 方法内部会从哈希表中删除此IAuthorizationRequirement，以表示该条件已满足了，不必再证。

public virtual void Succeed(IAuthorizationRequirement requirement)
{
    _succeedCalled = true;
    _pendingRequirements.Remove(requirement);
}

记得要在服务容器中注册，否则咱们写的 Handler 是不起作用的。

builder.Services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, LevelAuthorizationHandler>();

builder.Services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, LevelAuthorizationHandler>();
builder.Services.AddAuthorizationBuilder().AddPolicy(LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME, pb =>
{
    pb.AddAuthenticationSchemes(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);
    pb.AddRequirements(new LevelAuthorizationRequirement(3));
});

策略的名称我们前面以常量的方式定义了，记得否？

  public const string POLICY_NAME = "Level";

AddAuthenticationSchemes 是把此授权策略与一个验证方案关联，当进行鉴权时顺便做一次验证。上述代码我们关联 Cookie 验证即可，这个在文章前面已经设置了。AddRequirements 方法添加我们自定义的约束条件，这里我设置的用户等级是 3 —— 用户等级要 >= 3 才允许访问。

下面写个 MVC 控制器来检验一下是否能正确授权。

public class HomeController : Controller
{
    [HttpGet("/")]
    [Authorize(Policy = LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME)]
    public IActionResult Index()
    {
        return View();
    }
}

这里咱们用基于策略的授权方式，所以[Authorize]特性要指定策略名称。

好，运行。本来是访问根目录 / 的，但由于验证不通过，自动跳到登录页了。

注意URL上的 backUrl 参数：?backUrl=/。本来要访问 / 的，所以登录后再跳回 / 。我们选一个用户等级为 5 的登录。

由于用户等级为 5，是 >=3 的存在，所以授权通过。

现在，把名为 ck_auth_ent 的Cookie删除。

这个 ck_auth_ent 是在代码中配置的，还记得吗？

builder.Services.AddAuthentication(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme).AddCookie(opt =>
{
    opt.LoginPath = "/UserLog";
    opt.LogoutPath = "/Logout";
    opt.AccessDeniedPath = "/Denied";
    opt.Cookie.Name = "ck_auth_ent";
    opt.ReturnUrlParameter = "backUrl";
});

现在咱们找个用户等级低于 3 的登录。

登录后被拒绝访问。

到此为止，好像、貌似、似乎已大功告成了。但是，老周又发现问题了：如果我一个控制器内或不同控制器之间有的操作方法要让用户等级 3 以上的用户访问，有些操作方法只要等级在 2 以上的用户就可以访问。这该咋整呢？有大伙伴可以会说了，那就多弄几个策略，每个策略代表一个等级。

builder.Services.AddAuthorizationBuilder()
    .AddPolicy("Level3", pb =>
    {
        pb.AddAuthenticationSchemes(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);
        pb.AddRequirements(new LevelAuthorizationRequirement(3));
    })
    .AddPolicy("Level5", pb =>
    {
        pb.AddAuthenticationSchemes(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);
        pb.AddRequirements(new LevelAuthorizationRequirement(5));
    });

是的，这样确实是可行的。不过不够动态，要是我弄个策略从 Level1 到 Level10 呢，岂不要写十个？

官方有个用 Age 生成授权策略的示例让老周获得了灵感——是的，咱们就是要动态生成授权策略。需要用到一个接口：IAuthorizationPolicyProvider。这个接口可以根据策略名称返回授权策略，所以，咱们可以拿它做文章。

public class LevelAuthorizationPolicyProvider : IAuthorizationPolicyProvider
{
    private readonly AuthorizationOptions _options;

    public LevelAuthorizationPolicyProvider(IOptions<AuthorizationOptions> opt)
    {
        _options = opt.Value;
    }

    public Task<AuthorizationPolicy> GetDefaultPolicyAsync()
    {
        return Task.FromResult(_options.DefaultPolicy);
    }

    public Task<AuthorizationPolicy?> GetFallbackPolicyAsync()
    {
        return Task.FromResult(_options.FallbackPolicy);
    }

    public Task<AuthorizationPolicy?> GetPolicyAsync(string policyName)
    {
        if(policyName.StartsWith(LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME,StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
        {
            // 比如，策略名 Level4，得到等级4
            // 提取名称最后的数字
            int prefixLen = LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME.Length;
            if(int.TryParse(policyName.Substring(prefixLen), out int level))
            {
                // 动态生成策略
                AuthorizationPolicyBuilder plcyBd = new AuthorizationPolicyBuilder();
                plcyBd.AddAuthenticationSchemes(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme);
                plcyBd.AddRequirements(new LevelAuthorizationRequirement(level));
                // Build 方法生成策略
                return Task.FromResult(plcyBd.Build())!;
            }
        }
        // 未处理，交由选项类去返回默认的策略
        return Task.FromResult(_options.GetPolicy(policyName));
    }
}

这样可以根据给定的策略名称，生成与用户等级相关的配置。例如，名称“Level3”，就是等级3；“Level5”就是等级5。

于是，在配置服务容器时，我们不再需要AddAuthorizationBuilder 一大段代码了，直接把LevelAuthorizationPolicyProvider 注册一下就行了。

builder.Services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, LevelAuthorizationHandler>();
builder.Services.AddTransient<IAuthorizationPolicyProvider, LevelAuthorizationPolicyProvider>();

builder.Services.AddAuthentication(CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme).AddCookie(opt =>
……

然后，在MVC控制器上咱们就可以666地玩了。

public class HomeController : Controller
 {
     [HttpGet("/")]
     [Authorize(Policy = $"{LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME}3")]
     public IActionResult Index()
     {
         return View();
     }

     [HttpGet("/music")]
     [Authorize(Policy = $"{LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME}2")]
     public IActionResult Foo()
         => Content("2星级用户扰民音乐俱乐部");

     [HttpGet("/movie")]
     [Authorize(Policy = $"{LevelAuthorizationHandler.POLICY_NAME}5")]
     public IActionResult Movies()
         => Content("5星级鬼畜影院");
 }

这样一来，配置不同等级的授权就方便多了。

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