详解ASP.NET MVC Form表单验证
一、前言
关于表单验证，已经有不少的文章，相信Web开发人员也都基本写过，最近在一个个人项目中刚好用到，在这里与大家分享一下。本来想从用户注册开始写起，但发现东西比较多，涉及到界面、前端验证、前端加密、后台解密、用户密码Hash、权限验证等等，文章写起来可能会很长，所以这里主要介绍的是登录验证和权限控制部分，有兴趣的朋友欢迎一起交流。
一般验证方式有Windows验证和表单验证，web项目用得更多的是表单验证。原理很简单，简单地说就是利用浏览器的cookie，将验证令牌存储在客户端浏览器上，cookie每次会随请求发送到服务器，服务器验证这个令牌。通常一个系统的用户会分为多种角色：匿名用户、普通用户和管理员；这里面又可以再细分，例如用户可以是普通用户或Vip用户，管理员可以是普通管理员或超级管理员等。在项目中，我们有的页面可能只允许管理员查看，有的只允许登录用户查看，这就是角色区分（Roles）；某些特别情况下，有些页面可能只允许叫“张三”名字的人查看，这就是用户区分（Users）。
我们先看一下最后要实现的效果：
1.这是在Action级别的控制。
public class Home1Controller : Controller
{
//匿名访问
public ActionResult Index()
{
return View();
}
//登录用户访问
[RequestAuthorize]
public ActionResult Index2()
{
return View();
}
//登录用户，张三才能访问
[RequestAuthorize(Users="张三")]
public ActionResult Index3()
{
return View();
}
//管理员访问
[RequestAuthorize(Roles="Admin")]
public ActionResult Index4()
{
return View();
}
}
2.这是在Controller级别的控制。当然，如果某个Action需要匿名访问，也是允许的，因为控制级别上，Action优先级大于Controller。
//Controller级别的权限控制
[RequestAuthorize(User="张三")]
public class Home2Controller : Controller
{
//登录用户访问
public ActionResult Index()
{
return View();
}
//允许匿名访问
[AllowAnonymous]
public ActionResult Index2()
{
return View();
}
}
3.Area级别的控制。有时候我们会把一些模块做成分区，当然这里也可以在Area的Controller和Action进行标记。
从上面可以看到，我们需要在各个地方进行标记权限，如果把Roles和Users硬写在程序中，不是很好的做法。我希望能更简单一点，在配置文件进行说明。例如如下配置：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<!--
1.这里可以把权限控制转移到配置文件，这样就不用在程序中写roles和users了
2.如果程序也写了，那么将覆盖配置文件的。
3.action级别的优先级 > controller级别 > Area级别
-->
<root>
<!--area级别-->
<area name="Admin">
<roles>Admin</roles>
</area>
<!--controller级别-->
<controller name="Home2">
<user>张三</user>
</controller>
<!--action级别-->
<controller name="Home1">
<action name="Inde3">
<users>张三</users>
</action>
<action name="Index4">
<roles>Admin</roles>
</action>
</controller>
</root>
写在配置文件里，是为了方便管理，如果程序里也写了，将覆盖配置文件的。ok，下面进入正题。
二、主要接口
先看两个主要用到的接口。
IPrincipal 定义了用户对象的基本功能，接口定义如下：
public interface IPrincipal
{
//标识对象
IIdentity Identity { get; }
//判断当前角色是否属于指定的角色
bool IsInRole(string role);
}
它有两个主要成员，IsInRole用于判断当前对象是否属于指定角色的，IIdentity定义了标识对象信息。HttpContext的User属性就是IPrincipal类型的。
IIdentity 定义了标识对象的基本功能，接口定义如下：
public interface IIdentity
{
//身份验证类型
string AuthenticationType { get; }
//是否验证通过
bool IsAuthenticated { get; }
//用户名
string Name { get; }
}
IIdentity包含了一些用户信息，但有时候我们需要存储更多信息，例如用户ID、用户角色等，这些信息会被序列到cookie中加密保存，验证通过时可以解码再反序列化获得，状态得以保存。例如定义一个UserData。
public class UserData : IUserData
{
public long UserID { get; set; }
public string UserName { get; set; }
public string UserRole { get; set; }
public bool IsInRole(string role)
{
if (string.IsNullOrEmpty(role))
{
return true;
}
return role.Split(',').Any(item => item.Equals(this.UserRole, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));
}
public bool IsInUser(string user)
{
if (string.IsNullOrEmpty(user))
{
return true;
}
return user.Split(',').Any(item => item.Equals(this.UserName, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));
}
}
UserData实现了IUserData接口，该接口定义了两个方法：IsInRole和IsInUser，分别用于判断当前用户角色和用户名是否符合要求。该接口定义如下：
public interface IUserData
{
bool IsInRole(string role);
bool IsInUser(string user);
}
接下来定义一个Principal实现IPrincipal接口，如下：
public class Principal : IPrincipal
{
public IIdentity Identity{get;private set;}
public IUserData UserData{get;set;}
public Principal(FormsAuthenticationTicket ticket, IUserData userData)
{
EnsureHelper.EnsureNotNull(ticket, "ticket");
EnsureHelper.EnsureNotNull(userData, "userData");
this.Identity = new FormsIdentity(ticket);
this.UserData = userData;
}
public bool IsInRole(string role)
{
return this.UserData.IsInRole(role);
}
public bool IsInUser(string user)
{
return this.UserData.IsInUser(user);
}
}
Principal包含IUserData，而不是具体的UserData，这样很容易更换一个UserData而不影响其它代码。Principal的IsInRole和IsInUser间接调用了IUserData的同名方法。
三、写入cookie和读取cookie
接下来，需要做的就是用户登录成功后，创建UserData，序列化，再利用FormsAuthentication加密，写到cookie中；而请求到来时，需要尝试将cookie解密并反序列化。如下：
public class HttpFormsAuthentication
{
public static void SetAuthenticationCookie(string userName, IUserData userData, double rememberDays = 0)
{
EnsureHelper.EnsureNotNullOrEmpty(userName, "userName");
EnsureHelper.EnsureNotNull(userData, "userData");
EnsureHelper.EnsureRange(rememberDays, "rememberDays", 0);
//保存在cookie中的信息
string userJson = JsonConvert.SerializeObject(userData);
//创建用户票据
double tickekDays = rememberDays == 0 ? 7 : rememberDays;
var ticket = new FormsAuthenticationTicket(2, userName,
DateTime.Now, DateTime.Now.AddDays(tickekDays), false, userJson);
//FormsAuthentication提供web forms身份验证服务
//加密
string encryptValue = FormsAuthentication.Encrypt(ticket);
//创建cookie
HttpCookie cookie = new HttpCookie(FormsAuthentication.FormsCookieName, encryptValue);
cookie.HttpOnly = true;
cookie.Domain = FormsAuthentication.CookieDomain;
if (rememberDays > 0)
{
cookie.Expires = DateTime.Now.AddDays(rememberDays);
}
HttpContext.Current.Response.Cookies.Remove(cookie.Name);
HttpContext.Current.Response.Cookies.Add(cookie);
}
public static Principal TryParsePrincipal<TUserData>(HttpContext context)
where TUserData : IUserData
{
EnsureHelper.EnsureNotNull(context, "context");
HttpRequest request = context.Request;
HttpCookie cookie = request.Cookies[FormsAuthentication.FormsCookieName];
if(cookie == null || string.IsNullOrEmpty(cookie.Value))
{
return null;
}
//解密cookie值
FormsAuthenticationTicket ticket = FormsAuthentication.Decrypt(cookie.Value);
if(ticket == null || string.IsNullOrEmpty(ticket.UserData))
{
return null;
}
IUserData userData = JsonConvert.DeserializeObject<TUserData>(ticket.UserData);
return new Principal(ticket, userData);
}
}
在登录时，我们可以类似这样处理：
public ActionResult Login(string userName,string password)
{
//验证用户名和密码等一些逻辑...
UserData userData = new UserData()
{
UserName = userName,
UserID = userID,
UserRole = "Admin"
};
HttpFormsAuthentication.SetAuthenticationCookie(userName, userData, 7);
//验证通过...
}
登录成功后，就会把信息写入cookie，可以通过浏览器观察请求，就会有一个名称为"Form"的Cookie（还需要简单配置一下配置文件），它的值是一个加密后的字符串，后续的请求根据此cookie请求进行验证。具体做法是在HttpApplication的AuthenticateRequest验证事件中调用上面的TryParsePrincipal，如：
protected void Application_AuthenticateRequest(object sender, EventArgs e)
{
HttpContext.Current.User = HttpFormsAuthentication.TryParsePrincipal<UserData>(HttpContext.Current);
}
这里如果验证不通过，HttpContext.Current.User就是null，表示当前用户未标识。但在这里还不能做任何关于权限的处理，因为上面说到的，有些页面是允许匿名访问的。
三、AuthorizeAttribute
这是一个Filter，在Action执行前执行，它实现了IActionFilter接口。关于Filter，可以看我之前的这篇文章，这里就不多介绍了。我们定义一个RequestAuthorizeAttribute继承AuthorizeAttribute，并重写它的OnAuthorization方法，如果一个Controller或者Action标记了该特性，那么该方法就会在Action执行前被执行，在这里判断是否已经登录和是否有权限，如果没有则做出相应处理。具体代码如下：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method)]
public class RequestAuthorizeAttribute : AuthorizeAttribute
{
//验证
public override void OnAuthorization(AuthorizationContext context)
{
EnsureHelper.EnsureNotNull(context, "httpContent");
//是否允许匿名访问
if (context.ActionDescriptor.IsDefined(typeof(AllowAnonymousAttribute), false))
{
return;
}
//登录验证
Principal principal = context.HttpContext.User as Principal;
if (principal == null)
{
SetUnAuthorizedResult(context);
HandleUnauthorizedRequest(context);
return;
}
//权限验证
if (!principal.IsInRole(base.Roles) || !principal.IsInUser(base.Users))
{
SetUnAuthorizedResult(context);
HandleUnauthorizedRequest(context);
return;
}
//验证配置文件
if(!ValidateAuthorizeConfig(principal, context))
{
SetUnAuthorizedResult(context);
HandleUnauthorizedRequest(context);
return;
}
}
//验证不通过时
private void SetUnAuthorizedResult(AuthorizationContext context)
{
HttpRequestBase request = context.HttpContext.Request;
if (request.IsAjaxRequest())
{
//处理ajax请求
string result = JsonConvert.SerializeObject(JsonModel.Error(403));
context.Result = new ContentResult() { Content = result };
}
else
{
//跳转到登录页面
string loginUrl = FormsAuthentication.LoginUrl + "?ReturnUrl=" + preUrl;
context.Result = new RedirectResult(loginUrl);
}
}
//override
protected override void HandleUnauthorizedRequest(AuthorizationContext filterContext)
{
if(filterContext.Result != null)
{
return;
}
base.HandleUnauthorizedRequest(filterContext);
}
}
注：这里的代码摘自个人项目中的，简写了部分代码，有些是辅助类，代码没有贴出，但应该不影响阅读。
1. 如果我们在HttpApplication的AuthenticateRequest事件中获得的IPrincipal为null，那么验证不通过。
2. 如果验证通过，程序会进行验证AuthorizeAttribute的Roles和User属性。
3. 如果验证通过，程序会验证配置文件中对应的Roles和Users属性。
验证配置文件的方法如下：
private bool ValidateAuthorizeConfig(Principal principal, AuthorizationContext context)
{
//action可能有重载，重载时应该标记ActionName区分
ActionNameAttribute actionNameAttr = context.ActionDescriptor
.GetCustomAttributes(typeof(ActionNameAttribute), false)
.OfType<ActionNameAttribute>().FirstOrDefault();
string actionName = actionNameAttr == null ? null : actionNameAttr.Name;
AuthorizationConfig ac = ParseAuthorizeConfig(actionName, context.RouteData);
if (ac != null)
{
if (!principal.IsInRole(ac.Roles))
{
return false;
}
if (!principal.IsInUser(ac.Users))
{
return false;
}
}
return true;
}
private AuthorizationConfig ParseAuthorizeConfig(string actionName, RouteData routeData)
{
string areaName = routeData.DataTokens["area"] as string;
string controllerName = null;
object controller, action;
if(string.IsNullOrEmpty(actionName))
{
if(routeData.Values.TryGetValue("action", out action))
{
actionName = action.ToString();
}
}
if (routeData.Values.TryGetValue("controller", out controller))
{
controllerName = controller.ToString();
}
if(!string.IsNullOrEmpty(controllerName) && !string.IsNullOrEmpty(actionName))
{
return AuthorizationConfig.ParseAuthorizationConfig(
areaName, controllerName, actionName);
}
return null;
}
}
可以看到，它会根据当前请求的area、controller和action名称，通过一个AuthorizationConfig类进行验证，该类的定义如下：
public class AuthorizationConfig
{
public string Roles { get; set; }
public string Users { get; set; }
private static XDocument _doc;
//配置文件路径
private static string _path = "~/Identity/Authorization.xml";
//首次使用加载配置文件
static AuthorizationConfig()
{
string absPath = HttpContext.Current.Server.MapPath(_path);
if (File.Exists(absPath))
{
_doc = XDocument.Load(absPath);
}
}
//解析配置文件，获得包含Roles和Users的信息
public static AuthorizationConfig ParseAuthorizationConfig(string areaName, string controllerName, string actionName)
{
EnsureHelper.EnsureNotNullOrEmpty(controllerName, "controllerName");
EnsureHelper.EnsureNotNullOrEmpty(actionName, "actionName");
if (_doc == null)
{
return null;
}
XElement rootElement = _doc.Element("root");
if (rootElement == null)
{
return null;
}
AuthorizationConfig info = new AuthorizationConfig();
XElement rolesElement = null;
XElement usersElement = null;
XElement areaElement = rootElement.Elements("area")
.Where(e => CompareName(e, areaName)).FirstOrDefault();
XElement targetElement = areaElement ?? rootElement;
XElement controllerElement = targetElement.Elements("controller")
.Where(e => CompareName(e, controllerName)).FirstOrDefault();
//如果没有area节点和controller节点则返回null
if (areaElement == null && controllerElement == null)
{
return null;
}
//此时获取标记的area
if (controllerElement == null)
{
rootElement = areaElement.Element("roles");
usersElement = areaElement.Element("users");
}
else
{
XElement actionElement = controllerElement.Elements("action")
.Where(e => CompareName(e, actionName)).FirstOrDefault();
if (actionElement != null)
{
//此时获取标记action的
rolesElement = actionElement.Element("roles");
usersElement = actionElement.Element("users");
}
else
{
//此时获取标记controller的
rolesElement = controllerElement.Element("roles");
usersElement = controllerElement.Element("users");
}
}
info.Roles = rolesElement == null ? null : rolesElement.Value;
info.Users = usersElement == null ? null : usersElement.Value;
return info;
}
private static bool CompareName(XElement e, string value)
{
XAttribute attribute = e.Attribute("name");
if (attribute == null || string.IsNullOrEmpty(attribute.Value))
{
return false;
}
return attribute.Value.Equals(value, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);
}
}
这里的代码比较长，但主要逻辑就是解析文章开头的配置信息。
简单总结一下程序实现的步骤：
1. 校对用户名和密码正确后，调用SetAuthenticationCookie将一些状态信息写入cookie。
2. 在HttpApplication的Authentication事件中，调用TryParsePrincipal获得状态信息。
3. 在需要验证的Action(或Controller)标记 RequestAuthorizeAttribute特性，并设置Roles和Users；Roles和Users也可以在配置文件中配置。
4. 在RequestAuthorizeAttribute的OnAuthorization方法中进行验证和权限逻辑处理。
四、总结
上面就是整个登录认证的核心实现过程，只需要简单配置一下就可以实现了。但实际项目中从用户注册到用户管理整个过程是比较复杂的，而且涉及到前后端验证、加解密问题。关于安全问题，FormsAuthentication在加密的时候，会根据服务器的MachineKey等一些信息进行加密，所以相对安全。当然，如果说请求被恶意拦截，然后被伪造登录还是有可能的，这是后面要考虑的问题了，例如使用安全的http协议https。
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