ASP.NET Core 中JWT的基本使用

文章目錄

  • 前言
  • 一、JWT與RBAC
  • 二、JWT 的作用
  • 三、RBAC 的核心思想
  • 四、使用
    • 1、配置文件 (appsettings.json)
    • 2、JWT配置模型 (Entity/JwtSettings.cs)
    • 3、服務擴展類，JWT配置 (Extensions/ServiceExtensions.cs)
    • 4、用戶倉庫接口服務
    • 5、認證服務 (Interface/IAuthService.cs、Repository/AuthService.cs)
    • 6、控制器（驗證登錄權限，生成Token）
    • 7、注冊服務
    • 8、使用示例
    • 9、高級權限控制
      • 1）實現自定義策略處理器：
      • 2）注冊服務及定義策略
      • 3）使用自定義策略
  • 五、關鍵安全配置
  • 六、完整流程說明
  • 總結

前言

在ASP.NET Core Web API中實現基于JWT的RBAC（基于角色的訪問控制）。

一、JWT與RBAC

JWT（JSON Web Token）與 RBAC（基于角色的訪問控制，Role-Based Access Access Control）結合使用時，是一種通過令牌（Token）傳遞用戶角色信息，并基于角色實現權限管理的安全機制。

二、JWT 的作用

  • JWT 是一種緊湊的、自包含的令牌格式，通常用于身份驗證和授權。其結構分為三部分：
    • Header：算法和令牌類型（如 HS256 或 RSA）。
    • Payload：存放用戶信息（如用戶ID、角色）和聲明（如過期時間）。
    • Signature：對前兩部分的簽名，確保令牌未被篡改。

三、RBAC 的核心思想

  • RBAC 通過角色管理權限，而非直接賦予用戶權限：
    • 角色（Role）：定義一組權限（如 admin、user）。
    • 權限（Permission）：資源或操作（如 read:data、delete:user）。
    • 用戶被分配角色，間接獲得權限。

四、使用

1、配置文件 (appsettings.json)

  1. appsettings.json
    {"JwtSettings": {"Issuer": "yourdomain.com","Audience": "yourapp","SecretKey": "YourSuperSecretKeyAtLeast32CharactersLong","ExpirationMinutes": 60,"RefreshTokenExpirationDays": 7}"AllowedHosts": "*"
}

2、JWT配置模型 (Entity/JwtSettings.cs)

  1. JwtSettings.cs
    namespace JWTWebAPI.Entity
{public class JwtSettings{public string Issuer { get; set; } = string.Empty;public string Audience { get; set; } = string.Empty;public string SecretKey { get; set; } = string.Empty;public int ExpirationMinutes { get; set; }public int RefreshTokenExpirationDays { get; set; }}
}

3、服務擴展類，JWT配置 (Extensions/ServiceExtensions.cs)

  1. ServiceExtensions.cs
    using JWTWebAPI.Entity;
using Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.Security.Claims;
using System.Text;namespace JWTWebAPI.Extensions
{public static class ServiceExtensions{// JWT認證配置public static void ConfigureJwtAuthentication(this IServiceCollection services, IConfiguration configuration){var jwtSettings = configuration.GetSection("JwtSettings").Get<JwtSettings>();services.AddAuthentication(options =>{options.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;options.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;}).AddJwtBearer(options =>{options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters{ValidateIssuer = false,ValidIssuer = jwtSettings.Issuer,ValidateAudience = false,ValidAudience = jwtSettings.Audience,ValidateLifetime = false,ValidateIssuerSigningKey = false,IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(jwtSettings.SecretKey!)), //ClockSkew = TimeSpan.Zero,RoleClaimType=ClaimTypes.Role};options.Events = new JwtBearerEvents{OnAuthenticationFailed = context =>{if (context.Exception.GetType() == typeof(SecurityTokenExpiredException)){context.Response.Headers.Append("Token-Expired", "true");}return Task.CompletedTask;}};});}// 授權策略配置public static void ConfigureAuthorizationPolicies(this IServiceCollection services){services.AddAuthorization(options =>{// 基于角色的策略options.AddPolicy("AdminOnly", policy =>policy.RequireRole("admin"));options.AddPolicy("ManagerOnly", policy =>policy.RequireRole("admin"));// 基于自定義權限的策略options.AddPolicy("ContentEditor", policy =>policy.RequireClaim("permission", "content.edit"));options.AddPolicy("UserManagement", policy =>policy.RequireClaim("permission", "user.manage"));});}} 
}

4、用戶倉庫接口服務

  1. Interfaces/IUserRepository.cs

    using JWTWebAPI.Entity;namespace JWTWebAPI.Interface
{public interface IUserRepository{Task<AspNetUsers?> GetUserByCredentials(string username, string password);Task SaveRefreshToken(long userId, string refreshToken, DateTime expiry);Task<AspNetUsers?> GetUserByRefreshToken(string refreshToken);}
}

  2. Repositories/UserRepository.cs

    using JWTWebAPI.Data;
using JWTWebAPI.Entity;
using JWTWebAPI.Interface;
using Microsoft.AspNetCore.Identity;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;namespace JWTWebAPI.Repository
{public class UserRepositor : IUserRepository{private readonly MyDbContext _context;private readonly UserManager<AspNetUsers> _userManager;public UserRepositor(MyDbContext context, UserManager<AspNetUsers> userManager, RoleManager<Role> roleManager){_context = context;_userManager = userManager;}public async Task<AspNetUsers?> GetUserByCredentials(string username, string password){try{var user=await _userManager.FindByNameAsync(username);if (user == null) return null;return user;}catch (Exception){throw;}}public async Task<AspNetUsers?> GetUserByRefreshToken(string refreshToken){return await _context.Users.FirstOrDefaultAsync(u =>u.RefreshToken == refreshToken &&u.RefreshTokenExpiry > DateTime.UtcNow);}public async Task SaveRefreshToken(long userId, string refreshToken, DateTime expiry){var user = await _context.Users.FindAsync(userId);if (user != null){user.RefreshToken = refreshToken;user.RefreshTokenExpiry = expiry;await _context.SaveChangesAsync();}}}
}

5、認證服務 (Interface/IAuthService.cs、Repository/AuthService.cs)

  1. IAuthService.cs

    using JWTWebAPI.Entity;namespace JWTWebAPI.Interface
{public interface IAuthService{Task<AuthResult> Authenticate(string username, string password);Task<AuthResult> RefreshToken(string token, string refreshToken);}
}

  2. AuthService.cs

    using JWTWebAPI.Entity;
using JWTWebAPI.Interface;
using Microsoft.Extensions.Options;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Security.Claims;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;namespace JWTWebAPI.Repository
{public class AuthService : IAuthService{private readonly JwtSettings _jwtSettings;private readonly IUserRepository _userRepository;public AuthService(IOptions<JwtSettings> jwtSettings, IUserRepository userRepository){_jwtSettings = jwtSettings.Value;_userRepository = userRepository;}public async Task<AuthResult> Authenticate(string username, string password){var user = await _userRepository.GetUserByCredentials(username, password);if (user == null) return null;var claims = new[]{new Claim(ClaimTypes.NameIdentifier, user.Id.ToString()),new Claim(ClaimTypes.Name, user.UserName),new Claim(ClaimTypes.Role, user.Role) // 用戶角色	                };var token = GenerateJwtToken(claims);var refreshToken = GenerateRefreshToken();await _userRepository.SaveRefreshToken(user.Id, refreshToken,DateTime.UtcNow.AddDays(_jwtSettings.RefreshTokenExpirationDays));return new AuthResult{Token = token,RefreshToken = refreshToken,ExpiresIn = _jwtSettings.ExpirationMinutes * 60};}public Task<AuthResult> RefreshToken(string token, string refreshToken){throw new NotImplementedException();}private string GenerateJwtToken(IEnumerable<Claim> claims){var key = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(_jwtSettings.SecretKey));var creds = new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256);var token = new JwtSecurityToken(issuer: _jwtSettings.Issuer,audience: _jwtSettings.Audience,claims: claims,expires: DateTime.UtcNow.AddMinutes(_jwtSettings.ExpirationMinutes),signingCredentials: creds);return new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token);}private static string GenerateRefreshToken(){var randomNumber = new byte[32];using var rng = RandomNumberGenerator.Create();rng.GetBytes(randomNumber);return Convert.ToBase64String(randomNumber);}}
}

  3. AuthResult.cs

    namespace JWTWebAPI.Entity
{public class AuthResult{public string Token { get; set; }public string RefreshToken { get; set; }public int ExpiresIn { get; set; }}
}

6、控制器（驗證登錄權限，生成Token）

  1. AuthController.cs
    using JWTWebAPI.Entity;
using JWTWebAPI.Interface;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Identity.Data;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.Extensions.Options;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Runtime;
using System.Security.Claims;
using System.Text;namespace JWTWebAPI.Controllers
{[Route("api/[controller]/[action]")][ApiController]public class AuthController : ControllerBase{private readonly IConfiguration _config;private readonly IOptionsSnapshot<JwtSettings> _settings;private readonly IAuthService _authService;public AuthController(IConfiguration config, IOptionsSnapshot<JwtSettings> settings, IAuthService authService){_config = config;_settings = settings;_authService = authService;}[HttpPost][AllowAnonymous]public async Task<IActionResult> Login([FromBody] LoginModel request){var result = await _authService.Authenticate(request.Username, request.Password);if (result == null) return Unauthorized();return Ok(result);}[HttpPost][AllowAnonymous]public async Task<IActionResult> Refresh([FromBody] RefreshTokenRequest request){var result = await _authService.RefreshToken(request.Token, request.RefreshToken);if (result == null) return Unauthorized();return Ok(result);}}
}
  2. LoginModel.cs
    namespace JWTWebAPI.Entity
{public class LoginModel{public string Username { get; set; } = string.Empty;public string Password { get; set; } = string.Empty;}
}
  3. RefreshTokenRequest.cs
    public class RefreshTokenRequest
{[Required] public string Token { get; set; }[Required] public string RefreshToken { get; set; }
}

7、注冊服務

  1. Program.cs

    using JWTWebAPI.Data;
using JWTWebAPI.Entity;
using JWTWebAPI.Extensions;
using JWTWebAPI.Interface;
using JWTWebAPI.Repository;
using Microsoft.AspNetCore.Identity;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
// 添加數據庫上下文
var connectionString = builder.Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection");
builder.Services.AddDbContext<MyDbContext>(opt => {opt.UseSqlServer(connectionString);
});
builder.Services.AddDataProtection();
builder.Services.AddIdentityCore<AspNetUsers>(opt => {
opt.Lockout.MaxFailedAccessAttempts = 5;//登錄失敗多少次賬號被鎖定
opt.Lockout.DefaultLockoutTimeSpan = TimeSpan.FromMinutes(1);//鎖定多長時間
opt.Password.RequireDigit = false;//密碼是否需要數字    
opt.Password.RequireLowercase = false;//密碼是否需要小寫字符
opt.Password.RequireUppercase = false;//密碼是否需要大寫字符
opt.Password.RequireNonAlphanumeric = false;//密碼是否需要非字母數字的字符
opt.Password.RequiredLength = 6;//密碼長度opt.Tokens.PasswordResetTokenProvider = TokenOptions.DefaultEmailProvider;//密碼重置令牌，使用默認的郵箱令牌提供程序來生成和驗證令牌。此提供程序通常與用戶郵箱關聯，生成的令牌會通過郵件發送給用戶,保證用戶通過郵件接收密碼重置鏈接。
opt.Tokens.EmailConfirmationTokenProvider = TokenOptions.DefaultEmailProvider;//配置郵箱確認令牌（Email Confirmation Token）的生成和驗證所使用的提供程序（Provider）
});
var idBuilder = new IdentityBuilder(typeof(AspNetUsers), typeof(Role), builder.Services);idBuilder.AddEntityFrameworkStores<MyDbContext>()
.AddDefaultTokenProviders().AddUserManager<UserManager<AspNetUsers>>()
.AddRoleManager<RoleManager<Role>>();builder.Services.Configure<JwtSettings>(builder.Configuration.GetSection("JwtSettings"));
// 添加JWT認證
// 3. 認證服務配置（來自ServiceExtensions）
builder.Services.ConfigureJwtAuthentication(builder.Configuration);  // 擴展方法ServiceExtensions.cs
// 4. 授權策略配置（來自ServiceExtensions）
builder.Services.ConfigureAuthorizationPolicies();  // 擴展方法ServiceExtensions.cs// 5. 注冊應用服務
builder.Services.AddScoped<IUserRepository, UserRepositor>();
builder.Services.AddScoped<IAuthService, AuthService>();builder.Services.AddControllers();
// Learn more about configuring Swagger/OpenAPI at https://aka.ms/aspnetcore/swashbuckle
builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();
builder.Services.AddSwaggerGen();
//跨域
builder.Services.AddCors(options =>
{options.AddPolicy("AllowAll", builder =>builder.AllowAnyOrigin().AllowAnyMethod().AllowAnyHeader());
});var app = builder.Build();// Configure the HTTP request pipeline.
if (app.Environment.IsDevelopment())
{app.UseSwagger();app.UseSwaggerUI();
}app.UseHttpsRedirection();
app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();
app.UseCors("AllowAll");
app.MapControllers();app.Run();

8、使用示例

  1. AdminController.cs
    在需要權限的Controller上添加特性：
    using JWTWebAPI.Entity;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;namespace JWTWebAPI.Controllers
{[Route("api/[controller]/[action]")][ApiController]public class AdminController : ControllerBase{[HttpGet][Authorize(Roles = "admin")] // 僅Admin角色可訪問public IActionResult GetAdminData(){return Ok("Admin data");}[HttpGet][Authorize(Policy = "AdminOnly")] // 使用策略public IActionResult GetUserInfo(){return Ok("User info");}}
}

9、高級權限控制

1）實現自定義策略處理器：

  1. PermissionHandler.cs

    using JWTWebAPI.Entity;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;namespace JWTWebAPI.Extensions
{public class PermissionHandler : AuthorizationHandler<PermissionRequirement>{protected override Task HandleRequirementAsync(AuthorizationHandlerContext context, PermissionRequirement requirement){var permissions = context.User.FindFirst(c => c.Type == "permissions")?.Value.Split(',');if (permissions?.Any(p => p == requirement.Permission) == true){context.Succeed(requirement);}return Task.CompletedTask;}}
}

  2. PermissionRequirement.cs

    using Microsoft.AspNetCore.Authorization;namespace JWTWebAPI.Entity
{public class PermissionRequirement: IAuthorizationRequirement{public string Permission { get; set; }public PermissionRequirement(string permission){Permission = permission;}}
}

2）注冊服務及定義策略

  1. Program.cs
    //注冊
builder.Services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, PermissionHandler>();
//定義策略（可放在擴展方法中：ServiceExtensions.cs中的ConfigureAuthorizationPolicies方法中）
builder.Services.AddAuthorization(options =>
{options.AddPolicy("UpdateValidate", policy =>policy.Requirements.Add(new PermissionRequirement("profile.update")));
});

3）使用自定義策略

  1. AdminController.cs
    using JWTWebAPI.Entity;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;namespace JWTWebAPI.Controllers
{[Route("api/[controller]/[action]")][ApiController]public class AdminController : ControllerBase{[HttpGet][Authorize(Policy = "UpdateValidate")]public IActionResult GetMessage(){return Ok("自定義驗證");}}
}

五、關鍵安全配置

  • 密鑰安全：
    • 生產環境不要將密鑰放在appsettings.json中
    • 使用Azure Key Vault或環境變量存儲密鑰
    builder.Configuration.AddEnvironmentVariables();
  • HTTPS重定向：
    app.UseHttpsRedirection();
  • CORS配置：
    services.AddCors(options =>
{options.AddPolicy("ApiPolicy", builder =>{builder.WithOrigins("https://your-frontend.com").AllowAnyHeader().AllowAnyMethod().AllowCredentials();});
});

六、完整流程說明

  1. 用戶通過/api/auth/login獲取JWT Token
  2. 后續請求在Header中添加Authorization: Bearer {token}
  3. 系統自動驗證Token有效性
  4. 根據Controller/Action上的授權策略進行權限驗證

總結

通過以上實現，可以構建靈活、可擴展的權限控制系統，滿足以下場景：

  • 基于資源的細粒度控制
  • 動態權限管理
  • 多條件組合授權

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