IdentityServer4 - v4.x .Net中的实践应用

续上篇；先理解其中的概念，可访问上篇<IdentityServer4 - v4.x 概念理解及运行过程>，本篇以代码为主的实现过程。

以下内容以密码授权方式为例。

创建API服务后，NuGet安装IdentityServer4（v4.x）

1.1 模拟访问DB各数据源

以下为模拟测试准备的数据源包括：Scope / ApiResource / IdentityResource / Client / 用户信息

/// 假设的用户模型
public class TestUser
{
    public string id { get; set; } = string.Empty;
    public string username { get; set; } = string.Empty;
    public string password { get; set; } = string.Empty;
    public string nickname { get; set; } = string.Empty;
    public string gender { get; set; } = string.Empty;
    public string email { get; set; } = string.Empty;
    public string phone { get; set; } = string.Empty;
    public string address { get; set; } = string.Empty;
}
/// 假设的DB数据
public class DB
{
	/// Scope数据源方法（4.x 时 很重要！！！）
	public static IEnumerable<ApiScope> ApiScopes => new ApiScope[]
	{
		new ApiScope("add","新增"),
		new ApiScope("search","查询"),
		new ApiScope("shopping","购物"),
	};
        /// ApiResource 数据源方法
	/// 需要被认证授权的资源(服务站点)数据源
	public static IEnumerable<ApiResource> GetApiResources => new ApiResource[]
	{
	    new ApiResource("member", "会员服务")
	    {
	        // v4.x 时 很重要！！！
	        Scopes = { "add", "search" },
                // 指定此资源中，需要的身份(用户)信息（因此后续会存于Token中）
	        UserClaims={ JwtClaimTypes.NickName }
	    },
	    new ApiResource("product", "产品服务")
            {
                Scopes = { "add", "shopping" },
                UserClaims = { JwtClaimTypes.Name, JwtClaimTypes.NickName, "email", "depart", "role"}
            },
	    new ApiResource("order", "订单服务")
            {
                Scopes = { "add", "shopping"},
                UserClaims = { JwtClaimTypes.Gender, "zip" }
            }
	};
	/// 身份资源配置数据源方法
        /// 它定义了一个身份可以具备的所有属性
        /// 一个 IdentityResource = 一组 Claim；如下的：Profile、org等
	public static IEnumerable<IdentityResource> IdentityResources => new IdentityResource[]
	{
		// 必须项
		new IdentityResources.OpenId(),
		new IdentityResources.Profile(),
		// 扩展项
		new IdentityResources.Email(),
		new IdentityResources.Phone(),
		new IdentityResources.Address(),
		// 自定义追加项
		new IdentityResource("org",new string[]{"depart","role"}),
		new IdentityResource("zip",new string[]{"zip"}),
		new IdentityResource("_test",new string[]{"_test"})
	};
	/// 客户端数据源方法
	public static IEnumerable<Client> Clients => new Client[]
	{
	    new Client
	    {
	        ClientId = "Cli-c",
	        ClientName="客户端-C-密码方式认证",
	        AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPassword,
	        ClientSecrets = { new Secret("secret_code".Sha256()) },
	        // 支持token过期后自动刷新token，增强体验
	        AllowOfflineAccess = true,
	        AccessTokenLifetime = 360000,
	        AllowedScopes = {    // Client.Scopes = Scope + IdentityResource
                    // 以下为Scope数据源中必须具备的
                    "add", "search", "shopping",
                    // 以下为IdentityResource数据源中必须具备的
                    IdentityServerConstants.StandardScopes.OpenId,
                    IdentityServerConstants.StandardScopes.Profile,
                    JwtClaimTypes.Email, "org","zip","_test",
                    // 为配合 AllowOfflineAccess 属性
                    IdentityServerConstants.StandardScopes.OfflineAccess
	        }
	    }
	};
	/// 用户数据源方法
	public static IEnumerable<TestUser> Users => new TestUser[] {
	    new TestUser{
	        id = "10001", username = "sol", password = "123", nickname = "Sol",
                email = "sol@domain.com", phone="13888888888", gender = "男", address="jingan"
	    },
	    new TestUser{
	        id = "10002", username = "song", password = "123", nickname = "Song",
                email = "song@domain.com", phone="13888888888", gender = "女", address="jingan"
	    }
	};
	/// 用户是否激活方法
	public static bool GetUserActive(string userid)
	{
	    return Users.Any(a => a.id == userid);
	}
}

以下需要实现几个重要接口，可按照实际情况编写逻辑，来完成认证授权的整个过程。

• IClientStore：客户端合法性的验证
• IResourceStore：各类资源间的关联关系
• IResourceOwnerPasswordValidator：密码验证实现
• IProfileService：用户(身份)信息的储存

作者：[Sol·wang] - 博客园，原文出处：https://www.cnblogs.com/Sol-wang/p/17010169.html

1.2 为Client实现IClientStore接口

请求的Client是否合法，自定义客户端的验证逻辑。

/// 客户端数据查询
public class ClientStore : IClientStore
{
        // 客户端验证方法
	public Task<Client> FindClientByIdAsync(string clientId)
	{
		// 数据库查询 Client 信息
		var client = DB.Clients.FirstOrDefault(c => c.ClientId == clientId) ?? new Client();
		client.AccessTokenLifetime = 36000;
		return Task.FromResult(client);
	}
}

1.3 为各类资源实现IResourceStore接口

从中可以理出 IdentityResource、ApiResource、ApiScope 三者的关系，蛮重要的。

总结出来两条逻辑关联线：Scope、Claim。最后会得出：哪些服务被授权，哪些身份信息被认证。

/// <summary>
/// 各个资源数据的查询方法
/// 包括：IdentityResource、ApiResource、ApiScope 三项资源
/// </summary>
public class ResourceStore : IResourceStore
{
    public Task<IEnumerable<ApiResource> FindApiResourcesByNameAsync(IEnumerable<string> apiResourceNames)
    {
        if (apiResourceNames == null) throw new ArgumentNullException(nameof(apiResourceNames));
        var result = DB.GetApiResources.Where(r => apiResourceNames.Contains(r.Name));
        return Task.FromResult(result);
    }
    public Task<IEnumerable<ApiResource> FindApiResourcesByScopeNameAsync(IEnumerable<string> scopeNames)
    {
        if (scopeNames == null) throw new ArgumentNullException(nameof(scopeNames));
        var result = DB.GetApiResources.Where(t => t.Scopes.Any(item => scopeNames.Contains(item)));
        return Task.FromResult(result);
    }
    public Task<IEnumerable<ApiScope> FindApiScopesByNameAsync(IEnumerable<string> scopeNames)
    {
        if (scopeNames == null) throw new ArgumentNullException(nameof(scopeNames));
        var result = DB.ApiScopes.Where(w => scopeNames.Contains(w.Name));
        return Task.FromResult(result);
    }
    public Task<IEnumerable<IdentityResource> FindIdentityResourcesByScopeNameAsync(IEnumerable<string> scopeNames)
    {
        if (scopeNames == null) throw new ArgumentNullException(nameof(scopeNames));
        var result = DB.IdentityResources.Where(w => scopeNames.Contains(w.Name));
        return Task.FromResult(result);
    }
    public Task<Resources> GetAllResourcesAsync()
    {
        return Task.FromResult(new Resources(DB.IdentityResources, DB.GetApiResources, DB.ApiScopes));
    }
}

1.4 密码方式验证用户，实现IResourceOwnerPasswordValidator接口

实现自定义密码验证的逻辑，并将用户信息以Claims的方式返回验证结果。

/// <summary>
/// 密码方式认证过程
/// </summary>
public class ResourceOwnerPasswordValidator : IResourceOwnerPasswordValidator
{
    /// <summary>
    /// 1、验证 用户是否合法
    /// 2、设定 身份基本信息
    /// 3、设定 返回给调用者的 Response 结果信息
    /// </summary>
    /// <param name="context"></param>
    /// <returns></returns>
    public Task ValidateAsync(ResourceOwnerPasswordValidationContext context)
    {
        try
        {
            //验证用户，用户名和密码是否正确
            var user = DB.Users.FirstOrDefault(u => u.username == context.UserName && u.password == context.Password);

            if (user != null)
            {
                #region 设置 身份(用户)基本信息
                // 身份信息的相关属性，带入到ids4中
                var claimList = new List<Claim>()
                {
                    // Claim 多(自定义)属性
                    new Claim(JwtClaimTypes.Name,user.username),
                    new Claim(JwtClaimTypes.NickName,user.nickname),
                    new Claim(JwtClaimTypes.Email,user.email),
                    new Claim(JwtClaimTypes.Gender,user.gender),
                    new Claim(JwtClaimTypes.PhoneNumber,user.phone),
                    new Claim("zip","200000"),
                    new Claim("_test","_测试")
                };
                
                // 追加Claim自定义用户属性（角色/所属部门）
                string[] roles = new string[] { "SupperManage", "manage", "admin", "member" };
                string[] departs = new string[] { "销售部", "人事部", "总经理办公室" };
                foreach (var rolename in roles)
                {
                    claimList.Add(new Claim(JwtClaimTypes.Role, rolename));
                }
                foreach (var departname in departs)
                {
                    claimList.Add(new Claim("depart", departname));
                }
                #endregion


                #region 设置 返回给调用者的Response信息

                // 在以下 GrantValidationResult 类中
                // 1、通过以上已组装的 ClaimList，再追加上系统必须的Claim项，组装成最终的Claims
                // 2、用 Claims ==> 创建出 ClaimsIdentity ==> 再创建出 ClaimsPrincipal
                // 以完成 Response 的 json 结果 返回给 调用者

                context.Result = new GrantValidationResult(
                    subject: user.id,
                    claims: claimList,
                    authenticationMethod: "db_pwdmode",
                    customResponse: new Dictionary<string, object> {
                        // Response 的 json 自定义追加项
                        { "custom_append_author", "认证授权请求的Response自定义追加效果" },
                        { "custom_append_discription", "认证授权请求的Response自定义追加效果" }
                    }
                );
                #endregion
            }
            else if (user == null)
            {
                context.Result = new GrantValidationResult(
                    TokenRequestErrors.InvalidGrant, "用户认证失败，账号或密码不存在；无效的自定义证书。"
                );
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            context.Result = new GrantValidationResult(){ IsError = true, Error = ex.Message };
        }
        return Task.CompletedTask;
    }
}

1.5 用户信息Profile的接口实现

用户信息(Claims)的认定过程，需要将哪些Claim作为身份信息，可按实际状况自定义实现逻辑。
这里按ids4提供的方式，按请求参数Client.Scope(IdentityResource)为标准，过滤不需要的Claim；或者全部Claim都作为身份信息。

/// <summary>
/// 认证通过的用户资料信息 的处理，后续公布到Token中
/// </summary>
public class UserProfileService : IProfileService
{
    // 把需要公开到Token中的用户claim信息，放到指定的IssuedClaims中，为后续生成 Token 所用
    public Task GetProfileDataAsync(ProfileDataRequestContext context)
    {
        var userid = context.Subject.GetSubjectId();
        if (userid != null)
        {
            var claims = context.Subject.Claims.ToList();

            // 此方法，会依据Client请求的Scope(IdentityResource.Claims)，过滤Claim后的集合放入到 IssuedClaims 中
            // 1、Client.Scope(IdentityResource)找到身份中的Claims
            // 2、与用户信息生成的Claims匹配，将结果放入IssuedClaims中
            context.AddRequestedClaims(claims);

            // 不按 Client.Scope(IdentityResource.Claims) 的过滤，所有的用户claim全部放入
            // context.IssuedClaims = claims.ToList();
        }
        return Task.CompletedTask;
    }

    public Task IsActiveAsync(IsActiveContext context)
    {
        string userid = context.Subject.GetSubjectId();
        // 查询 DB，ids4需要知道 用户是否已激活
        context.IsActive = DB.GetUserActive(userid);
        return Task.CompletedTask;
    }
}

以上主要的逻辑实现已经完成，以下开始注册配置ids4于服务中。

1.6 认证授权服务的注册

配置并启用已实现的接口类；或者追加额外的自定义扩展授权验证。

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
        builder.Services.AddControllers();

        #region IdentityServer 的配置
        builder.Services.AddIdentityServer()
            // 支持开发环境的签名证书
            .AddDeveloperSigningCredential()
            // 分别注册各自接口的实现类
            .AddResourceStore().AddClientStore().AddResourceOwnerValidator().AddProfileService();
            // 可追加的扩展
            //.AddExtensionGrantValidator<微信自定义类扩展模式>();
        #endregion
        builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();
        builder.Services.AddSwaggerGen();



        var app = builder.Build();
        if (app.Environment.IsDevelopment())
        {
            app.UseSwagger();
            app.UseSwaggerUI();
        }
        app.UseRouting();
        
        #region 使用 ids4 服务
        // 它需要在 [路由] 之后，[授权] 之前。
        app.UseIdentityServer();
        app.UseAuthorization();
        #endregion


        app.UseEndpoints(endpoints =>
        {
            endpoints.MapControllers();
        });
        app.Run();
    }
}

2.1 认证授权服务请求效果

从上图看出：用户密码验证成功、客户端及密钥Secret验证成功。

Client参数Scope中包含了： Scope(shopping) + IdentityResource(openid+profile+org+email+zip)
ApiResource 数据源中的产品服务、订单服务的Scopes都包含了`shopping`，所以access_token可以访问这两个服务。
Client/IdentityResource/ApiResource 数据源中已定义了 openid+profile+org+email+zip，所以access_token中包含了此用户信息。

2.2 取接口 /connect/userinfo 的数据

上图结果显示：Client.Scope(IdentityResource.Claims) 匹配到的ApiResources.UserClaims合并的结果

2.3 解析 Token 数据

上图显示：

aud：已授权的(Client.Scope匹配到的)ApiResource服务名称集合（product/order）

name/email/role/zip/...的Claims：已授权服务（product/order）下的UserClaims合并的结果

client_id：申请的客户端标识

nbf/exp：认证授权时间/token过期时间

创建一个用于授权的API产品服务，NuGet安装IdentityServer4.AccessTokenValidation（这里用的是v3.0.1）

3.1 授权成功的测试

注册产品服务的认证授权：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
builder.Services.AddControllers();


#region Authentication 授权认证
builder.Services.AddAuthorization();
builder.Services.AddAuthentication(options =>
{
    // 数据格式设定，以 IdentityServer 风格为准
    options.DefaultScheme = IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultAuthenticateScheme = IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultChallengeScheme = IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultForbidScheme = IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultSignInScheme = IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
    options.DefaultSignOutScheme = IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme;
})
.AddIdentityServerAuthentication(options =>
{
    options.Authority = "http://localhost:5007";    // IdentityServer 授权服务地址
    options.RequireHttpsMetadata = false;           // 不需要https
    options.ApiName = "product";                    // 当前服务名称（与认证授权服务中 ApiResources 的名称对应）
});
#endregion



builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();
builder.Services.AddSwaggerGen();
var app = builder.Build();
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI();
}
app.UseRouting();


#region IdentityServer4 注册
// 放在路由之后，授权之前
app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();
#endregion


app.MapControllers();
app.Run();

在Product产品服务中设定Authorize必须授权并且角色为SupperManage的Action：

/// 获取当前身份信息
[HttpGet, Authorize(Roles = "SupperManage")]
public IEnumerable<object> Get()
{
    /// 授权后的身份(用户)信息（从Token中提取的用户属性信息）
    var Principal = HttpContext.User;
    
    /// 返回 获取到的身份(用户)信息
    return new List<object> { new
    {
        product_service_claims = new {
            UserId = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == "sub")?.Value,
            UserName = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == JwtClaimTypes.Name)?.Value,
            NickName = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == JwtClaimTypes.NickName)?.Value,
            Email = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == JwtClaimTypes.Email)?.Value
        },
        order_service_claims = new {
            Gender = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == JwtClaimTypes.Gender)?.Value,
            Zip = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == "zip")?.Value
        },
        ApiResource中不存在的Claim = new {
            _Test = Principal.Claims.FirstOrDefault(oo => oo.Type == "_test")?.Value
        }
    }};
}

以上Product产品服务中Action取得当前身份(用户)部分信息效果图：

用Token首次访问授权的产品服务时，产品服务会向[认证授权服务]请求jwks的验证，以确认[认证授权服务]是此Token的发布者。

3.2 授权失败的测试

按产品服务的创建过程，再创建一个API会员服务member；

ApiResource数据源会员服务Scopes中不存在sopping；所以以上过程 Token 的 aud 只有 product/order，不存在会员服务member。

用以上原 Token 访问会员服务的测试，预期结果：授权失败。如下图：