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WebApi后端框架Token身份认证,Api接口Token验证_webapi token身份认证

webapi token身份认证

令牌概述(Token)
 
 
在以用户账号体系作为安全认证的信息系统中,对用户身份的鉴定是非常重要的事情。
 
令牌机制是软件系统安全体系中非常重要的部分,在计算机身份认证中是令牌的意思,一般作为邀请、登录以及安全认证使用。Token其实说的通俗点就是“暗号”,在一些数据传输之前,要先进行暗号的核对,不同的暗号被授权不同的数据操作。
 
随着互联网行业快速的发展逐渐的演变成了前后端分离,若项目中需要做登录的话,那么token成为前后端唯一的一个凭证。Token最大的特点是系统临时分配的一组数据,可以设定过期时间,可以追踪令牌使用过程,可以通过令牌控制用户禁止或允许使用业务系统。
 
随着移动互联网时代到来,客户端的类型越来越多,逐渐出现了一个服务器对应N个客户端的格局。
 
 
WebApi服务端与客户端应用
 
 
下图是CSFramework.WebApi开发框架的前后端应用场景。
 

不同的客户端产生了不同的用户使用场景,有如下几种常用场景:
 
1. 不同的环境安全威胁;
 
2. 不同的会话生存周期;
 
3. 不同的用户权限控制体系;
 
4. 不同级别的接口调用方式;
 
综上所述,它们的身份认证方式也存在一定的区别,本文将使用一定的篇幅对这些场景进行一些分析和梳理工作。
 

 
Token机制适用的场景
 
 
在软件设计与开发方面,下面总结了几种应用场景:
 
1. 用户在Winform系统,如C/S架构的客户端登录系统,使用系统服务;
 
2. 用户在web浏览器端登录系统,使用系统服务;
 
3. 用户在手机端(Android/iOS)登录系统,使用系统服务;
 
4. 用户使用开放接口登录系统,调用系统服务;
 
5. 用户在PC处理登录状态时通过手机扫码授权手机登录(使用得比较少);
 
6. 用户在手机处理登录状态进通过手机扫码授权PC进行登录(比较常见);
 

 
Token类别
 
通过对场景的细分,得到如下不同的认证token类别:
 
1.原始账号密码类别
 
2.用户名和密码
 
3.API应用ID/KEY
 
4.会话ID类别
 
5.浏览器端token
 
6.移动端token
 
7.API应用token
 
8.接口调用类别
 
9.接口访问token
 
10.身份授权类别
 
11.PC和移动端相互授权的token
 

 
Token的安全性和隐私性:
 
Token 不容易被窃取和盗用(Token动态生成并通过对传送频率控制)
Token 即使被窃取,产生的影响也是可控的(通过对有效时间控制、用户控制)
 
 
关于隐私及隐私破坏后的后果,有如下的基本结论:
 
1. 曝光频率高的容易被截获;
 
2. 生存周期长的被截获后对系统安全产生非常大的影响,更严重和不容易察觉;
 
 
应遵守如下原则杜绝Token被泄露和窃取:
 
1. 变化成本高的token不要轻易变化;
2. 不轻易变化的token要减少曝光频率(网络传输次数);
3. 曝光频率高的token的生存周期要尽量短;
 
 
Token量化指标及分类:

备注: 
 
user_name/password 与 api_key/secret_key 是等价的效果。
 
user_name/password用于内部系统登录。
api_key/secret_key用于WebApi架构下的开发者账号和密码。
 

 
Token层级关系
 
参考上面的分类表,很容易对这些不同用途的token进行分层,主要分为以下4层:
 
密码层:最传统的用户和系统之间约定的数字身份认证方式。
 
会话层:用户登录后的会话生命周期的会话认证。
 
调用层:用户在会话期间对应用程序接口的调用认证。
 
应用层:用户获取了接口访问调用权限后的一些场景或者身份认证应用。
 
Token的分层图如下:

在多客户端的软件系统里,Token的产生及应用的内在联系如下:
 
1. 用户输入用户名和用户口令进行一次性认证;
2. 在不同的终端里面生成拥有不同生命周期的会话token;
3. 客户端会话token从服务端交换生命周期短但曝光 频繁 的接口访问token;
4. 会话token可以生成和刷新延长 access_token 的生存时间;
5. access_token可以生成生存周期最短的用于授权的二维码的token;
 
 
密码层:账号密码 (user_name/password)
 
账号/密码是指注册用户名和密码、应用程序的api_key/secret_key。
 
它们的特点有:
 
1. 用户自己为了方便记忆,会设置有一定含义的账号和密码。
 
2. 不常修改,账号密码对用户有特别含义,一般没有特殊情况不会愿意修改。 而api_key/secret_key则会写在应用程序中,修改会意味着重新发布上线的成本
 
3. 一旦泄露影响深远,正因为不常修改,只要泄露了基本相当于用户的网络身份被泄露,而且只要没被察觉这种身份盗用就会一直存在,所以在认证系统中应该尽量减少传输的机会,避免泄露。
 
 
回话层:客户端会话token
 
充当着session的角色,不同的客户端有不同的生命周期。
 
用户使用账号和密码登录系统,换取会话token。
 
Web平台的Token生存周期短。由于Web登录环境一般很可能是公共环境,被他人盗取的风险值较大。Web平台的客户端主要是指网页,容易被破解源码。
 
移动端生存周期长。移动端平台是个人用户极其私密的平台,它人接触的机会不大。移动端如APP,软件是可以加壳保护源码,不易被破解,因此不易被泄露。
 
 
调用层:接口存取access_token
 
 
access_token是指服务端应用程序api接口访问和调用的凭证。
 
使用具有较长生命周期的会话token来换取此接口访问token。比如使用user_name/password或api_key/secret_key获取access_token。
 
其曝光频率直接和接口调用频率有关,属于高频使用的凭证。为了照顾到隐私性,尽量减少其生命周期,即使被截取了,也不至于产生严重的后果。
 
注意:在客户端token之下还加上一个access_token, 主要是为了让具有不同生命周期的客户端token最后在调用api的时候, 能够具有统一的认证方式。
 
备注:常用系统使用回话层Token即可满足需求,增加一层access_token用于特殊应用环境。
 
 
应用层:pam_token
 
由已经登录和认证的PC端生成的二维码的原始串号(PC Auth Mobile)。
 
主要步骤如下:
 
1. PC上用户已经完成认证,登录了系统;
2. PC端生成一组和此用户相关联的pam_token
3. PC端将此pam_token的使用链接生成二维码
4. 移动端扫码后,请求服务器,并和用户信息关联
5. 移动端获取refresh_token(长时效的会话)
6. 根据 refresh_token 获取 access_token
7. 完成正常的接口调用工作
 
 
备注:
 
1. 生存周期为2分钟,2分钟后过期删除
2. 没有被使用时,每1分钟变一次
3. 被使用后,立刻删除掉
4. 此种认证模式一般不会被使用到
 
 
应用层:map_token
 
 
由已经登录的移动app来扫码认证PC端系统,并完成PC端系统的登录(Mobile Auth PC)。
 
主要步骤:
 
1. 移动端完成用户身份的认证登录app
2. 未登录的PC生成匿名的 map_token
3. 移动端扫码后在db中生成 map_token 和用户关联(完成签名)
4. db同时针对此用户生成 web_token
5. PC端一直以 map_token 为参数查找此命名用户的 web_token
6. PC端根据 web_token 去获取 access_token
7. 后续正常的调用接口调用工作
 
 
备注:
 
1. 生存周期为2分钟,2分钟后过期删除
2. 没有被使用时,每1分钟变一次
3. 被使用后,立刻删除掉
 
 
在应用中可以适用于且不限于如下场景
 
1. 用户登录
2. 有时效的优惠券发放
3. 有时效的邀请码发放
4. 有时效的二维码授权
5. 具有时效 手机/邮件 验证码
6. 多个不同平台调用同一套API接口
7. 多个平台使用同一个身份认证中心
 
 
Token身份认证/W ebapi token验证
 
主要是检查当前用户的Token是否有效,包括以下几种状态: 
 
1.令牌不存在,2.令牌过期,3.令牌不同,异地用户登录(或相同用户重新登录)
 
验证失败WebApi服务器抛出ResponseException异常。
 
  1. C# Code:
  2. /// <summary>
  3. /// 检查当前用户的Token: 1.令牌不存在,2.令牌过期,3.令牌不同,异地用户登录(或相同用户重新登录)
  4. /// 验证失败抛出ResponseException异常.
  5. /// </summary>
  6. /// <param name="userID">用户编号,用户系统账号</param>
  7. /// <param name="token">用户令牌</param>
  8. public static void CheckToken(string userID, string token)
  9. {
  10.   if (String.IsNullOrEmpty(userID) || String.IsNullOrEmpty(token))
  11.   throw new ResponseException(ErrorCodes.JsonFormatInvalide, ErrorCodes.JsonFormatInvalide_Msg);
  12.   
  13.   //重点!!!必须使用账户判断令牌!!!
  14.   //返回null表示过期或用户不存在
  15.      ModelTokenUser tokenUser = TokenProvider.GetTokenByAccount(userID);
  16.   
  17.   //无令牌
  18.      if (tokenUser == null)
  19.   throw new ResponseException(ErrorCodes.TokenExpired, ErrorCodes.TokenExpired_Msg);
  20.   
  21.   //令牌不同,异地有用户登录
  22.      if (tokenUser.Token != token)
  23.   throw new ResponseException(ErrorCodes.TokenDuplicateLogin, ErrorCodes.TokenDuplicateLogin_MSG);
  24. }
令牌管理器(Token Provider)
 
  1. C# Code:
  2. /// <summary>
  3. /// 根据系统登录账号获取token
  4. /// </summary>
  5. /// <param name="account"></param>
  6. /// <returns></returns>
  7. public static ModelTokenUser GetTokenByAccount(string account)
  8. {
  9.   if (String.IsNullOrEmpty(account))
  10.   return null;
  11.   else
  12.   {
  13.     return _data.Where(p => p.Value.Account.ToLower() == account.ToLower()).FirstOrDefault().Value;
  14.   }
  15. }

ModelTokenUser类:

  1. C# Code:
  2. /// <summary>
  3. /// 用户令牌数据模型
  4. /// </summary>
  5. public class ModelTokenUser
  6. {
  7.   /// <summary>
  8.   /// 用户编号,或APP系统唯一账号(对应手机号码)
  9.   /// </summary>
  10.      public string Account { get; set; }
  11.   
  12.   /// <summary>
  13.   /// 令牌
  14.   /// </summary>
  15.      public string Token { get; set; }
  16.   
  17.   /// <summary>
  18.   /// 手机号码
  19.   /// </summary>
  20.      public string Phone { get; set; }
  21.   
  22.   /// <summary>
  23.   /// 客户端信息
  24.   /// </summary>
  25.      public string Client { get; set; }
  26.   
  27.   /// <summary>
  28.   /// 版本
  29.   /// </summary>
  30.      public string Version { get; set; }
  31.   
  32.   /// <summary>
  33.   /// 设备编码
  34.   /// </summary>
  35.      public string MID { get; set; }
  36.   
  37.   /// <summary>
  38.   /// 生成Token时间
  39.   /// </summary>
  40.      public DateTime TS { get; set; }
  41.   
  42.   /// <summary>
  43.   /// 过期时间
  44.   /// </summary>
  45.      public int TokenExpires { get; set; }
  46. }
WebApi Token相关参考文章:
 
 
基于Web前端用户调用CSFramework.WebApi服务端登录登出接口实现
 
CSFramework.WebApi令牌管理器(Token Provider)实现添加、删除、刷新令牌过期控制
 
 
CSFramework.WebApi后端服务器框架:客户端调用WebApi接口方式(签名+Token令牌)
 
 
CSFramework.WebApi开发框架模拟Web用户端登录、调用WebApi接口增删改查数据
 
 
CSFramework.WebApi后端框架Token令牌工作机制以及Token刷新原理
 
 
WebApi开发框架:Token生成、Token缓存原理、Token验证、令牌机制与原理

 

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