FormsAuthentication使用指南

Posted 2020-06-11

配置安全鉴别

鉴别是指鉴定来访用户是否合法的过程。ASP.NET Framework支持三种鉴别类型：

Windows鉴别；

NET Passport鉴别；

Forms鉴别。

对于某一特定的应用程序，同一时刻只能启用其中一种鉴别方式。例如，不能在同一时刻同时启用Windows鉴别和Forms鉴别。

在默认情况下，系统将启用Windows鉴别。当Windows鉴别启用后，用户通过微软Windows系统的账户名进行验证。此时的角色对应于微软Windows系统中的用户组。

Windows鉴别将验证用户的职责委派给了IIS（因特网信息服务器端）。通过对IIS进行配置，IIS可以使用基本、Windows集成和明文鉴别三种验证方式。

.NET Passport鉴别是诸如MSN和Hotmail这样的微软Web站点使用的鉴别类型。如果希望用户使用其Hotmail账号和密码来登录到应用程序中，那么可以启用.NET Passport鉴别来进行用户验证。

注解   在使用微软.NET Passport鉴别之前，必须要下载并安装微软.NET Passport SDK，并在微软网站进行注册并向微软付费。要了解更多相关信息，可以参看MSDN网站（http://msdn.microsoft.com）。

最后一种鉴别是Forms鉴别。启用Forms鉴别后，通常会使用cookie来验证用户（详细内容见下一节）。一旦用户通过鉴别，一个加密的cookie信息就会添加到用户的浏览器中。当该用户从一个页面进入另一个页面时，系统的鉴别程序将通过cookie类来进行用户合法性验证。

启用Forms鉴别后，用户和角色信息就会被保存到自定义的数据区域中。也就是说可以将用户信息保存到你所希望的任何地方。例如，可以将用户名和密码保存到数据库、XML文件或者甚至是纯文本文件中。

在前一版本的ASP.NET中，如果使用Forms鉴别，就要编写所有保存和获取用户信息的代码。而创建ASP.NET 2.0应用程序，则可以让ASP.NET Membership来为你完成所有这些工作。使用ASP.NET Membership可以处理保存、获取用户以及角色信息的所有细节。

通过配置应用程序根目录下的Web配置文件，可以为我们的应用程序启用特定的鉴别类型。代码清单2-1中的文件配置并启用了Forms鉴别。

代码清单2-1 Web.Config

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
    <system.web>
      <authentication mode="Forms" />
    </system.web>
</configuration>

 

代码清单2-1中，authentication节点的mode属性设置为Forms。该mode属性可能的取值有None、Windows、Forms和Passport。

注解   Windows、Forms和Passport鉴别实现在HTTP模块之中。如果要实现自定义的鉴别结构，就要创建自定义的HTTP模块。Visual Web 如果你愿意，可以通过站点配置工具来为应用程序启用特殊的鉴别类型。该工具以表单界面提供了对Web配置文件的修改功能。通过选取菜单选项WebSite（站点）→ASP.NET Configuration（ASP.NET配置），便可以打开站点管理工具。

 配置Forms鉴别

Forms鉴别的几个配置细节：

cookieless——用于配置应用程序即使浏览器不支持cookie特性，也能使用Forms鉴别。可能的取值有UseCookies、UseUri、AutoDetect和UseDeviceProfile。默认值是UseDeviceProfile；

defaultUrl——用于指定用户通过鉴别后重定向的目标。默认值是Default.aspx；

domain——用于指定与鉴别cookie相关的域。默认值是空字符串；

enableCrossAppRedirects——用于通过传递查询字符串中的鉴别凭证来在应用程序之间鉴别用户。默认值是false；

loginUrl——用于指定Login页面的路径。默认值是Login.aspx；

name——用于指定鉴别cookie的名字。默认值为.ASPXAUTH；

path——用于指定和鉴别与cookie相关联的路径。默认值是/；

protection——用于指定如何对鉴别cookie进行加密。可能的取值有All、Encryption、None和Validation。默认值是All；

requiresSSL——用于指定在传递鉴别cookie时是否需要使用SSL（安全套接字层）连接。默认值是false；

slidingExpiration——用于防止鉴别cookie在连续周期性访问中过期。可能的取值是true或false；

timeout——用于指定以分钟为单位的鉴别cookie的过期时间数。默认值是30。

这些配置设置中的几个特性与鉴别cookie有关。例如，可以使用代码清单2-2中的Web配置文件来改变鉴别cookie的名称。

代码清单2-2 Web.Config

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
  <system.web>
    <authentication mode="Forms">
      <forms name="MyApp" />
    </authentication>
  </system.web>
</configuration>

 

这些选项中的其他部分还需另加说明。在下面的章节中，将介绍如何使用无cookie鉴别，修改cookie过期策略并启用应用程序间鉴别。

使用无cookie的Forms鉴别

通常情况下，Forms鉴别使用cookie来对用户进行识别。然而，Forms鉴别还支持一个名为无cookie鉴别的特性。启用无cookie鉴别后，就可以在不依靠浏览器cookie的情况下识别用户。

利用无cookie鉴别功能，将可以在不支持cookie或禁用了cookie功能的浏览器中使用Forms鉴别和ASP.NET Membership。

当启用无cookie鉴别功能后，用户将通过一串添加到页面URL中的唯一的字符串标识来进行识别。如果用户在应用程序的相关页面间来回导航，那么字符串标识也将自动地在这些页面间进行传递，同时应用程序会在这样的页面交叉请求中自动识别用户。

当访问一个需要鉴别且又开启了无cookie鉴别功能的页面时，浏览器地址栏中的URL看起来将会像这样：

http://localhost:2500/Original/(F(WfAnevWxFyuN4SpenRclAEh_lY6OKWVllOKdQkRk

tOqV7cfcrgUJ2NKxNhH9dTA7fgzZ-cZwyr4ojyU6EnarC-bbf8g4sl6m4k5kk6Nmcsg1))/

SecretFiles/Secret2.aspx

在URL中那串又长又丑的代码就是编码过的用户鉴别凭证。

Web配置文件中的forms节点的cookieless属性被用来配置无cookie鉴别的类型。cookieless属性可以接受下列四种类型中的任意一种：

UseCookies——总是使用cookie进行鉴别，无论浏览器或设备是否支持cookie；

UseUri——使用查询字符串保存鉴别标识，无论浏览器或设备是否支持cookie；

AutoDetect——ASP.NET自动检测浏览器或设备是否支持cookie，从而确定如何传递用户识别凭证；

UseDeviceProfile——ASP.NET根据System.Web.HttpBrowserCapabilities设置来确定是否使用cookie来传递用户识别凭证。

该属性的默认值是UseDeviceProfile。在默认情况下，只有当特定的设备类型支持cookie时，ASP.NET Framework才会生成cookie信息。ASP.NET Framework通过下面的目录中的一组文件来维护一个设备性能数据库。

\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\[version]\CONFIG\Browsers

默认情况下，在使用诸如微软IE这样的浏览器时，ASP.NET Framework根本不使用无cookie鉴别。根据IE的设备特性，IE支持cookie，所以一般情况下不会使用无cookie鉴别。即使浏览器的cookie功能被禁用，该框架也不会使用无cookie鉴别。

如果希望ASP.NET Framework能自动检测浏览器是否支持cookie功能，那么必须将cookieless属性值设置为AutoDetect。当开启了AutoDetect后，ASP.NET Framework将检查浏览器是否发送了HTTP COOKIE协议标识。如果发现有COOKIE协议标识，那么鉴别cookie将传给浏览器。否则，ASP.NET Framework使用无cookie鉴别。

代码清单2-3中的Web配置文件启用了AutoDetect功能。

代码清单2-3 Web.Config

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
  <system.web>
    <authentication mode="Forms">
      <forms cookieless="AutoDetect"/>
    </authentication>
  </system.web>
</configuration>

 

在Forms鉴别中使用超时限制

在默认情况下，Forms鉴别使用超时限制策略。即用户在30分钟以内没有请求任何页面，那么该用户仍然处于已鉴别状态。如果用户在合法登录后超过连续30分钟未访问任何页面，那么该用户将自动登出应用程序。

如果需要十分严格的安全限制条件，那么可以使用比超时限制更安全一些的绝对限制策略。换言之，应用程序可以强制用户在一个指定的周期时间内再次登录。

代码清单2-4中的Web配置文件强制用户每分钟都进行一次登录。

代码清单2-4 Web.Config

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
  <system.web>
    <authentication mode="Forms">
      <forms slidingExpiration="false" timeout="1" />
    </authentication>
  </system.web>
</configuration>

 

跨应用程序使用Forms鉴别

在默认情况下，Forms鉴别是和应用程序密切相关的。换句话说，如果用户登录到了某一应用程序中，但是该用户却并未在任何其他应用程序中被鉴别——即使另外的应用程序和该用户已登录的应用程序位于同一台Web服务器端上。

由此所引起的问题表现在两个方面。第一，你不希望公司的员工在不同的公司应用程序间切换时进行多次登录。每个员工应该可以只登录一次，就能自动地使用公司所提供的所有应用程序。

第二，如果你在运行一个Web服务器端集群（Web Farm），那么你一定不希望用户在访问Web服务器端所提供的不同服务时都进行登录。从用户的角度，Web服务器端集群可以看成是一个单一的服务器端。

在默认情况下，Forms鉴别的cookie是会加密和签名的。此外，每个应用程序默认都会各自生成独立的解密和校验码。因此，默认情况下也不能在应用程序间共享鉴别cookie。

通过Web配置文件的machineKey节点，可以设置该加密密钥和校验码：

<machineKey decryption="Auto" validation="SHA1" decryptionKey="AutoGenerate, IsolateApps" validationKey="AutoGenerate, IsolateApps" />

 

解码（decryption）属性用于指定Forms鉴别中cookie的加密和解密算法，其取值有Auto、AES（政府标准加密算法）或3DES（三倍加密强度的DES）。decryption属性默认值为Auto，该值说明ASP.NET Framework将基于当前Web服务器端的性能来选取综合性能最佳的加密算法。

验证（validation）属性指定用于对鉴别cookie进行散列和加密的算法，其取值为AES、MD5、SHA1或TripleDES（即3DES）。

decryptionKey属性表示用于对鉴别cookie进行加密和解密的密钥。validationKey表示用于对鉴别cookie进行签名的验证码。在默认情况下，这两个属性值都会被设置为AutoGenerate，该值表示ASP.NET Framework将产生随机密钥，并将其存储在LSA（本地安全鉴别）中。

需要注意的是，decryptionKey和validationKey两个属性都包含一个IsolateApps修饰符。当IsolateApps修饰符出现时，将为同一Web服务器端上的每个应用程序创建唯一的密钥。

如果希望在同一Web服务器端上的不用应用程序之间共享同一鉴别cookie信息，那么则需要重写服务器端上Web配置文件中的machineKey节点，并从该节点的decryptionKey和validationKey两个属性中去掉IsolateApps修饰符。即可以在Web配置文件的System.Web节点中的任意位置添加如下machineKey节点：

<machineKey decryption="Auto" validation="SHA1" decryptionKey="AutoGenerate" validationKey="AutoGenerate" />

 

根Web配置文件位于下面的路径：

C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\[version]\CONFIG\Web.Config

另一方面，如果要共享不同Web服务器端上的应用程序的鉴别cookie信息，那么就需要手动指定decryptionKey和validationKey的属性值。由于需要共享不同Web服务器端上的密钥，所以就不能让ASP.NET Framework来自动产生这些密钥。

例如，下面的machineKey节点中包含了显式指定的加密和验证密钥：

<machineKey
decryption="AES"
validation="SHA1"
decryptionKey="306C1FA852AB3B0115150DD8BA30821CDFD125538A0C606DACA53DBB3C3E0AD2"
validationKey="61A8E04A146AFFAB81B6AD19654F99EA7370807F18F5002725DAB98B8EFD19C711337E26948E26D1D    174B159973EA0BE8CC9CAA6AAF513BF84E44B2247792265" />

 

当使用AES算法时，需要一个64位的十六进制字符随机序列。当使用SHA1算法时，需要一个128位的十六进制字符随机序列。代码清单2-5中的页面可以用来生成这样的随机字符串序列（见图2-1）。

代码清单2-5 GenerateKeys.aspx

<%@ Page Language="C#" %>
<%@ Import Namespace="System.Security.Cryptography" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<script runat="server">
    void Page_Load()
    {
        lblAES.Text = GetSequence(64);
        lblSHA1.Text = GetSequence(128);
    }
    private string GetSequence(int length)
    {
        byte[] buffer = new byte[length/2];
        RNGCryptoServiceProvider provider = new RNGCryptoServiceProvider();
        provier.GetBytes(buffer);
        StringBuilder builder = new StringBuilder(length);
        for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
            builder.Append(string.Format("{0:X2}", buffer[i]));
        return builder.ToString();
    }
</script>

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head id="Head1" runat="server">
    <title>Generate Keys</title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div>
    AES:
    <asp:Label id="lblAES" Runat="server" />
    <br /><br />
    SHA1:
    <asp:Label id="lblSHA1" Runat="server" />
    </div>
    </form>
</body>
</html>

 

图2-1 创建加密密钥

代码清单2-5中的页面使用RNGCryptoServiceProvider来生成随机序列。调用GetBytes()方法将返回该随机加密密钥。

注解   这里的GenerateKey.aspx页面基于文章《如何：在ASP.NET 2.0中配置MachineKey》（How To:Configure MachineKey in ASP.NET 2.0）中的代码示例，该文位于微软MSDN站点中（http://msdn.microsoft.com）。

显式指定了密钥的machineKey节点既可以加入服务器端的Web配置文件，也可以加入特定应用程序的Web配置文件。如果不希望同一Web服务器端上的所有应用程序之间都共享同一密钥，那么就只应将该machineKey节点加入到需要相互共享的应用程序的配置文件中。

跨域使用Forms鉴别

在上一节中，介绍了如何在同一个Web服务器端或不同Web服务器端中的多个应用程序之间共享同一个鉴别cookie。但是如何才能在多个域之间共享同一个鉴别cookie呢？

浏览器的cookie总是和Web站点的域相关的。例如，Amazon站点不能读取Barnes和Noble站点所设置的cookie信息，这是一个很好的设计。可是，你可能会发现你需要在不同域的站点之间共享鉴别信息。

解决这个问题的方法是使用查询字符串来代替cookie传递鉴别凭证。因为在不同的域之间传递查询字符串是没有任何障碍的。

要应用到这样的场景中，必须要配置应用程序能接受通过查询字符串传递的鉴别凭证。代码清单2-6中的Web配置文件包含了一个enableCrossAppRedirects属性，通过设置该属性可以启用跨域的鉴别凭证共享。

代码清单2-6 Web.Config

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
  <system.web>
    <authentication mode="Forms">
      <forms enableCrossAppRedirects="true" />
    </authentication>
    <machineKey
      decryption="AES"
      validation="SHA1"
      decryptionKey="306C1FA852AB3B0115150DD8BA30821CDFD125538A0C606DACA53DBB3C3E0AD2"
      validationKey="61A8E04A146AFFAB81B6AD19654F99EA7370807F18F5002725DAB98B8EFD19C711337E26948E26D1D174B159973EA0BE8CC9CAA6AAF513BF84E44B2247792265" />

  </system.web>

</configuration>

 

如果将代码清单2-6中的Web配置文件添加到位于不同域中的两个应用程序中后，这两个应用程序就将能共享同一个鉴别凭证。

注意   为了确保代码清单2-6中所指定的验证和加密密钥格式正确，可以通过使用上一节中我们所讨论的GenerateKeys.aspx页面来生成新的随机密钥。

当连接或从一个应用程序重定向到另一个应用程序时，必须通过查询字符串参数来传递鉴别凭证。代码清单2-7中的页面将必要的查询字符串参数添加到了超链接中。

代码清单2-7 QueryStringAuthenticate.aspx

<%@ Page Language="C#" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<script runat="server">
    void Page_Load()
    {
        string cookieName =FormsAuthentication.FormsCookieName;
        string cookieValue = FormsAuthentication.GetAuthCookie(User.Identity.Name, false).Value;
        lnkOtherDomain.NavigateUrl += String.Format("?{0}={1}", cookieName, cookieValue);
    }
</script>

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head id="Head1" runat="server">
    <title>Query String Authenticate</title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div>
    <asp:HyperLink id="lnkOtherDomain" Text="Link to Other Domain" NavigateUrl="http://www.OtherDomain.com/Secret.aspx" Runat="server" />
    </div>
    </form>
</body>
</html>

 

使用FormsAuthentication类

使用Froms鉴别的主要API是FormsAuthentication类。该类支持下列属性：

CookieDomain——用于返回鉴别cookie关联的域；

CookieMode——用于返回cookieless鉴别模式。可能的取值有AutoDetect、UseCookies、Use- DeviceProfile和UseUri；

CookiesSupported——如果浏览器支持cookie和Forms鉴别，并同时启用了cookie功能，那么将返回true；

DefaultUrl——用于返回用户鉴别成功后所转向的页面URL；

EnableCrossAppRedirects——当鉴别凭证可以通过查询字符串进行传递时，该属性返回true；

FormsCookieName——用于返回鉴别cookie的名字；

FormsCookiePath——用于返回和鉴别cookie相关联的路径；

LoginUrl——用于返回用户鉴别时所转向的页面URL；

RequireSSL——如果鉴别cookie必须使用SSL协议来传输，则该属性返回true；

SlidingExpiration——如果鉴别cookie使用超时限制策略，那么该属性返回true。

这些属性主要用于返回Web配置文件中对Forms鉴别的配置信息。

FormsAuthentication类还支持以下的方法：

Authenticate——用于根据存储在Web配置文件中的用户名和密码来验证用户名和密码；

Decrypt——用于解密鉴别cookie；

GetAuthCookie——用于获取鉴别cookie；

GetRedirectUrl——用于获取重定向到Login页面上前的原始页面路径；

HashPasswordForStoringInConfigFile——用于对将要存入Web配置文件中的密码进行散列；

RedirectFromLoginPage——用于使用户返回重定向到Login页面前的原始页面；

RedirectToLoginPage ——用于将用户请求重定向到Login页面；

RenewTicketIfOld——用于更新已过期的鉴别cookie凭证；

SetAuthCookie——用于创建和发布鉴别cookie；

SignOut——用于移除用户鉴别cookie并同时使其登出应用程序。

使用FormsAuthentication类的属性和方法可以构建一个用户注册和登录系统，而无须使用ASP.NET Membership。例如，代码清单2-8中的Web配置文件包含了一个用户名和密码的列表。

代码清单2-8 Web.Config

<?xml version="1.0"?>
<configuration>
  <system.web>
    <authentication mode="Forms">
      <forms>
        <credentials passwordFormat="Clear">
          <user name="Bill" password="secret" />
          <user name="Jane" password="secret" />
          <user name="Fred" password="secret" />
        </credentials>
      </forms>
    </authentication>
  </system.web>
</configuration>

 

代码清单2-8中的Web配置文件包含了一个forms节点，该forms节点内包含了一个credentials节点。而credentials节点内又包含了一个用户名和密码列表。

需要注意的是credentials节点包含了一个passwordFormat属性，该属性值为Clear。如果需要，可以存放散列过的密码来代替明文密码。这样一来，对于任何可以操作该服务器端的人来说，都不能看到用户的实际密码了。属性passwordFormat的另外两个可能的取值是MD5和SHA1。

注解   如果需要对密码进行散列并存储在Web配置文件中，那么可以使用（某一变量名）FormsAuthentication.HashPasswordForStoringInConfigFile()方法。该方法需要使用一个明文密码和一个散列算法名作为其调用参数，然后执行返回该密码的散列版本。

代码清单2-9中的Login页面包含了一个用户名（User Name）和密码（Password）文字输入框（见图2-2）。

图2-2 依靠Web配置文件中的信任设置来鉴别用户

代码清单2-9 FormsLogin.aspx

<%@ Page Language="C#" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<script runat="server">
    protected void btnLogin_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        if (FormsAuthentication.Authenticate(txtUserName.Text,txtPassword.Text))
            FormsAuthentication.RedirectFromLoginPage(txtUserName.Text, chkRememberMe.Checked);
        else
            lblError.Text = "Invalid user name/password";
    }

</script>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head id="Head1" runat="server">
    <title>Forms Login</title>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div>
  
    <asp:Label id="lblError" EnableViewState="false" ForeColor="Red" Runat="server" />
  
    <br /><br />

    <asp:Label id="lblUserName" Text="User Name:" AssociatedControlID="txtUserName" Runat="server" />
    <br />

    <asp:TextBox id="txtUserName" Runat="server" />
    <br /><br />   

    <asp:Label id="lblPassword" Text="Password:" AssociatedControlID="txtPassword" Runat="server" />
    <br />
    <asp:TextBox id="txtPassword" TextMode="Password" Runat="server" />
    <br /><br />
    <asp:CheckBox id="chkRememberMe" Text="Remember Me" Runat="server" />
    <br /><br />
    <asp:Button id="btnLogin" Text="Login"  OnClick="btnLogin_Click" Runat="server" />
    </div>
    </form>
</body>
</html>

 

当点击上图所示的Login按钮后，系统将会调用btnLogin_Click()事件处理函数，并使用FormsAuthentication.Authenticate()方法来检查通过文本输入框（TextBox）控件输入的用户名和密码是否与Web配置文件中的用户名和密码匹配。如果用户鉴别成功，那么将会调用FormsAuthentication.RedirectFromLoginPgae()方法。

调用RedirectFromLoginPage()方法主要将完成两件事。该方法会将鉴别cookie凭证加入到用户的浏览器中，然后将页面重定向回进入Login页面时的原始页面。如果用户直接请求了Login页面，那么鉴别成功后将重定向到该应用程序的Default.aspx页面。

传给RedirectFromLoginPage()方法的第二参数，用于表示是否只创建当前会话（Session）还是持久化鉴别cookie。如果创建持久化鉴别cookie，那么用户以后访问该Web站点时就不需要再次进行登录。

使用User类

通过Page.User和HttpContext.User属性可以获取当前用户的用户信息。Page.User属性公开了Principal对象，该对象支持下列方法：IsInRole——用于检查某一用户是否属于指定的角色中。

例如，如果启用了Windows集成鉴别，那么就可以使用IsInRole()方法来检查某一用户是否属于特定的微软Windows组，比如BUILTIN\Administrators中的成员：

if ( User.IsInRole("BUILTIN\Administrators") )

{

// 执行一些只有Administrator才能进行的操作

}

注解   如果角色管理器已启用，那么使用User.IsInRole()方法在Windows组中做检查之前，必须对角色管理器进行配置，以使其使用WindowsTokenRoleProvider提供器。

Principal对象还包含了Identity属性，该属性可以用来获取当前用户的用户标识信息。Identity对象支持下列三个属性：

AuthenticationType ——用于确定用户是如何进行鉴别的。可能的取值是Forms、Basic和NTLM；

IsAuthenticationd——用于确定用户是否已通过鉴别；

 Name——用于获取用户名。

如果要获取当前用户的用户名，那么可以使用像这样的逻辑：

String name = User.Identity.Name;

如果用户未通过鉴别，User.Identity.Name属性将返回空字符串。