ASP.Net 2.0窗体身份验证机制详解（一）

ASP.Net 2.0窗体身份验证机制详解(FormsAuthentication) 

作者： [zz]AspCool   www.ASPCool.com 时间:2007-1-17 21:41:04 

     本篇文章介绍了在ASP.Net 2.0如何做窗体身份验证，并且讲解了IIS和ASP.Net2.0窗体身份验证机制是如何结合在一起的。我们还会详细讲解一下2.0中关于窗体身份验证的一个类：FormsAuthenticationModule。 
      
  1、 综述
  
  当某一个用户使用用户名成功登陆网站时，FormsAuthentication（窗体身份验证机制，下面统一使用英文术语） 将会创建一个authentication ticket (身份验证票),通过这个ticket就可以在网站上全程跟踪这个用户了。Form authentication ticket通常被包含在一个Cookie里面，但是Asp.net2.0也支持不使用Cookie的FormsAuthentication，这时候ticket就需要通过Query string 传递。 
      
  当一个用户在登陆某个网站时，需要提供身份验证才能进入网站。如果他还没有输入验证信息（通常是用户名和密码），则此用户将会被重定向到一个登陆页面。用户可以在登陆页面输入验证信息，然后这些信息被发送到服务器与某一个存储用户身份信息的介质（例如Sql Server或者某个文件）进行信息对比。在ASP.Net2.0中，可以通过MemberShip Proivder来访问存储在诸如Sqlserver的信息。（Provider模式有很多优点，稍后会有文章详细说明。）当用户信息通过验证后，此用户将获得允许，访问他所期望的页面。 
      
  FormsAuthentication通过FormsAuthenticationModule这个类来执行，这个类是ASP.net页面运行周期的一部分。以下我们将解释FormsAuthentication在ASP.net2.0中是如何工作的。 
   
   
  2、 IIS 验证
  
  Asp.net验证分为两步。首先，IIS验证当前用户访问网站所使用的windows帐号是否有权限。如果IIS访问被配置为anonymous，则任何用户都能访问页面。 
   
   
  然后，在IIS验证完毕后，ASP.net开始执行自身的验证。验证模式可以在web.config文件中配置，只要在config文件中写上<authentication mode="Forms" />，那么ASP.net就知道使用FormsAuthenticationModule 类进行验证。 
    
   
  3 、Asp.Net Froms Authentication
  
  Froms Authentication 配置：你可以在config文件中配置。配置如下：
  
  <system.web>
  
  <authentication mode="Forms">
  
  <forms loginUrl="Login.aspx"
  
  protection="All"
  
  timeout="30"
  
  name=".ASPXAUTH"
  
  path="/"
  
  requireSSL="false"
  
  slidingExpiration="true"
  
  defaultUrl="default.aspx"
  
  cookieless="UseDeviceProfile" enableCrossAppRedirects="false" />
  
  </authentication>
  
  </system.web> 
      
   这些属性详细描述如下： 
     
   loginUrl:指向登陆页面，你应改把登陆页面放在一个需要Secure Sockets Layer (SSL)的文件夹里。这样才能保障帐号的安全和完整。 
      
   potection:设置为”ALL”表明authentication ticket是加密的，加密算法被定义在machineKey这个元素中，并且通过哈希算法进行签名，这个算法也定义在machineKey中。 
      
  timout：该属性定义了验证session的过期时间。默认值为30分钟。 
      
  RequireSSL:该属性被设置为false，这表明验证的cookies可以不同过SSL加密传输。如果对session的安全性特别重视的话，则需要设置为true。 
     
  slidingExpiration:该属性被设置为true,这表示用户只要在网站上持续保持活动，则session就不会过期。 
     
  DefaultUrl:该属性表示登陆后的默认页面。 
      
  Cookieless：该属性被设置为UseDeviceProfile，这表示cookie将在任何支持它的浏览器中使用，如果该浏览器不支持cookie的话，form authentication将通过url来传递authentication ticket
  
  enableCrossAppRedirects:该属性表示是否可以将通过身份验证的用户重定向到其他web应用程序。True表示可以，False表示不可以。 
      
  4、Authorization Configuration（用户配置）
  
  类UrlAuthorizationModule用来执行保障只有通过身份验证的用户才能访问页面。你可以在web.config文件中配置这个类：配置如下：
  <ystem.web>
  
  <authorization>
  
  <deny users="?" />
  
  </authorization>
  
  </system.web>
  
  以上配置表明，没有通过验证的用户都将被拒绝访问页面。如果一个没有验证的用户试图访问页面，他将会被重定向到loginUrl属性定义的登陆页面上。 
     
   
 5、 Forms Authentication 控制流程
  
  Forms Authentication的流程可以参考下图： 
      
  我们来分析一下上面的流程：
  
  第一步：用户访问default.aspx页面，IIS通过了验证，ASP.Net发现 authorization
  
  元素中包含<deny users="?" />的标签。 
      
  第二步：服务器寻找包含验证信息的cookie，如果没有找到这个cookie,用户将被重定向到登陆页面。就是loginurl所指定的页面。用户将在那个页面输入登陆信息。： 
     
  第三步：浏览器请求浏览登录页面，同时传递ReturnUrl的参数的值。 
      
  第四步：服务器调转到登陆页面。 
      
  第五步：用户输入身份验证信息，并且提交数据，其中还包含ReturnUrl的参数值。 
      
  第六部：服务器通过读取存储介质（例如sqserver数据库）验证用户的信息。登陆页面将创建一个包含form authentication ticket的cookie作为session。
  
  在Asp.net2.0身份验证可以通过membership系统。Membership类提供了ValidateUser的方法，参考如下： 
      
  if (Membership.ValidateUser(userName.Text, password.Text))
  
  {if (Request.QueryString["ReturnUrl"] != null) {FormsAuthentication.RedirectFromLoginPage(userName.Text,false); }
  
   else { FormsAuthentication.SetAuthCookie(userName.Text, false); } }
  
  else { Response.Write("Invalid UserID and Password");
  
  } 
     
  第七步：用户验证成功，服务器重新让浏览器指向ReturUrl所指定的页面。 
      
  第八步：在重定向的同时，浏览器向default.aspx页面发送request请求，此次请求包含用户的forms authentication cookie。  
    
  第九步：FormsAuthenticationModule类侦测到forms authentication cookie并且开始验证，验证成功后，该类将得到当前的用户信息，并传送给HttpContext对象。可以通过HttpContext对象获得当前用户的信息。 
      
  第10步：验证成功，来去自如哦！ 
      
 6、 FormsAuthenticationModule
  
  ASP.Net 2.0在系统默认的web.config文件中定义了一系列的Http模块(Http Modules).其中包括了一系列的验证模块如下：
  
  <httpModules>
  
  ...
  
  <add name="WindowsAuthentication" type="System.Web.Security.WindowsAuthenticationModule" />
  
  <add name="FormsAuthentication" type="System.Web.Security.FormsAuthenticationModule" />
  
  <add name="PassportAuthentication" type="System.Web.Security.PassportAuthenticationModule" /> ... </httpModules> 
     
  在每一次请求时，只能使用一种验证模块。通常验证模式会被定义在web.config文件中：
  
  <authentication mode="Forms" />这句话表示使用FormsAuthentication 
     
  FormsAuthenticationModule类会创建一个GenericPrincipal的对象，然后把它存入Http Context中。GenericPrincipal包含一个FormsIdentity的实例的引用，FormsIdentity实例包含了用户的信息。一般你会通过forms authentication来替你完成以上工作。但是如果你的程序还有别的特殊要求，比如把用户信息传递给一个自定义的类（该类继承IPrincipal接口），你的程序需要在PostAuthenticate Event事件中编写代码。PostAuthenticate Event事件会在 FormsAuthenticationModule验证forms authentication cookie 并且创建完GenericPrincipal和FormsIdentity对象后触发，在该事件触发后，你可以在事件中创建自定义的IPrincipal对象，用此对象封装FormsIdentity对象，然后把自定义的IPrincipal对象存入HttpContext中。
  
  注意：如果自定义IPricipal对象，你必须在当前线程中设置自定义对象的引用：例如：Thread.CurrentPrincipal=newGenericPrincipal(new GenericIdentity( "Bob", "Passport"), rolesArray);
  
  这样才能保证HttpContext对象和线程指向同一个验证用户的信息。 
     
  7、 Forms Authentication Cookies
  
  FormsAuthentication类在调用FormsAuthentication.SetAuthCookie或者FormsAuthentication.RedirectFromLoginPage的方法后会自动创建验证Cookie; 
      
  一个典型的验证cookie包含以下两个属性：
  
  Name：Cookie的名称
  
  Value:Cookie的值 
      
  在一个典型的forms authentication cookie中，cookie的值是加密的，并且创建一个FormAuthenticationTicket的签名。Cookie包含以下属性： 
      
  Expires：此属性标识cookie的过期时间，当用户需要把cookie保存在本地电脑上时，需要设置此属性。
  
  Domain:这个属性表明cookie和哪个域相关联，默认的值为null
  
  HasKeys：这个属性表明cookie是否有子键。
  
  HttpOnly: 这个属性表示cookie是否能被客户端脚本读取，.net2.0中，这个设置始终为true;但在客户端浏览器中，只有IE6.0才能识别这个属性。
  
  Path:这个属性表明cookie的虚拟目录。默认的值为”/”,表示站点根目录。
  
  Secure:这个属性表明cookie是否需要加密。如果设置true,cookie将接受SSL加密
  
  Version:这个属性表明cookie的版本号 
      
  8、创建Forms Authentication Cookies
  
  当某个用户验证通过后，Forms Authentication Cookies会被Forms Authentication类在内部自动创建。创建的就是一个FormsAuthenticationTicket类。创建此类的代码如下：
  
  FormsAuthenticationTicket ticket = new FormsAuthenticationTicket(1,
  
  "userName",
  
  DateTime.Now,
  
  DateTime.Now.AddMinutes(30), // value of time out property false, // Value of IsPersistent property
  
  String.Empty,
  
  FormsAuthentication.FormsCookiePath); 
     
  然后如果在web.config文件中，forms元素的protection属性被设置成ALL
  
  或者Encryption，将对ticket对象进行加密并且创建签名。加密代码如下：
  
  string encryptedTicket = FormsAuthentication.Encrypt(ticket); 
     
  下面将简要介绍一下当protection属性被设置为true时的流程： 
   
  * 创建一个序列化的forms authentication ticket：即创建此对象为一个字节数组（byte array） 
   
  * 创建forms authentication ticket的签名。machineKey中的validation和alidationKey的属性所设置了生成签名的算法。我们用此算法计算上面序列化的bytearray，生成MAC（message authentication code）。在默认的选择中，系统使用的是SHA1的算法。 
   
  * 加密forms authentication ticket，同时我们将创建另外一个序列化的对象，此对象经过加密算法加密。这个加密算法也可在machineKey中的decryption和decryptionKey的属性中获得。在asp.net 1.1中使用的是3DES加密，而在asp.net2.0中，使用的是AES加密算法。 
   
  *  创建HttpCookie对象或者生成cookie的query string，（在不支持cookie时，我们只能生成Query String）.HttpCookie 对象创建方法代码如下：
  
  HttpCookie authCookie = new HttpCookie(FormsAuthentication.FormsCookieName,    encryptedTicket); 
      
   加密后的ticket就被添加到了HttpCookie对象中。 
      
  * 设置forms authentication cookie为安全的。如果forms authentication ticket被配置成为使用SSL,那么HttpCookie. Secure的属性也必须设置成true.在这种情况下，浏览器只能通过HTTPS协议传送Cookies. 
      
  * 设置HttpOnly bit，在asp.net2.0中,这个属性默认设置完成。 
      
  * 设置当前cookie的属性。如果需要，可以设置当前cookie的path, domain and和expires属性 
      
  * 添加cookie至cookiecollection,传给客户端。Response.Cookies.Add(authCookie); 
      
  每当authentication收到一个请求，FormsAuthenticationModule从客户端Cookie获得一个authentication ticket，然后解码，计算哈希值比对MAC值，这样就确认了cookie没有被人为伪造。最后验证ticket包含的过期时间。 
     注 ASP.NET 并不依赖于 Cookie 的到期日期，因为该时间很容易伪造。 
      
  9、角色授权(Role Authorization)
  
  在 ASP.NET 2.0 中，角色授权已经得到简化。对用户进行身份验证或者将角色细节添加到身份验证 Cookie 时，不再需要检索角色信息。.NET Framework 2.0 包括一个角色管理 API，它使您能够创建和删除角色，将用户添加到角色以及从角色删除用户。该角色管理 API 将其数据存储在一个基础数据存储中，它通过针对该数据存储的适当角色提供程序访问该存储。以下角色提供程序为 .NET Framework 2.0 附带，可以与窗体身份验证一起使用： 
     
  * SQL Server。它是默认的提供程序，将角色信息存储在 SQL Server 数据库。 
  * 授权管理器 (AzMan)。该提供程序使用 XML 文件、Active Directory 或 Active Directory 应用程序模式 (ADAM) 中的一个 AzMan 策略存储作为其角色存储。它通常用于 Intranet 或 Extranet 方案中，其中 Windows 身份验证和 Active Directory 用于进行身份验证。