Авторизация и аутентификация в MVC 5

ASP.NET Identity

Релиз ASP.NET MVC 5 ознаменовался выходом новой системой авторизации и аутентификации в .NET приложениях под названием ASP.NET Identity. Эта система пришла на смену провайдерам Simple Membership, которые были введены в ASP.NET MVC 4.

Рассмотрим систему авторизации и аутентификации ASP.NET Identity на примере приложения MVC 5. Итак, при создании приложения MVC 5 Visual Studio предлагает нам выбрать один из типов аутентификации:

Нажав на кнопку Change Authentication , мы можем изменить тип аутентификации, выбрав одно из следующих:

No Authentication : ASP.NET Identity и встроенная система аутентификации отсутствует

Individual User Accounts : проект по умолчанию включает систему ASP.NET Identity, которая позволяет авторизовать как пользователей внутри приложения, так и с помощью внешних сервисов, как google, твиттер и т.д.

Organizational Accounts : подходит для сайтов и веб-приложений отдельных компаний и организаций

Windows Authentication : система аутентификации для сетей intranet с помощью учетных записей Windows

Оставим значение по умолчанию, то есть Individual User Accounts и создадим проект.

Созданный проект уже по умолчанию имеет всю необходимую для авторизации инфраструктуру: модели, контроллеры, представления. Если мы заглянем в узел References (Библиотеки), то увидим там ряд ключевых библиотек, которые и содержит необходимые для авторизации и аутентификации классы:

Это ряд библиотек OWIN, которые добавляют функциональность OWIN в проект, а также три библиотеки собственно ASP.NET Identity:

Microsoft.AspNet.Identity.EntityFramework : содержит классы Entity Framework, применяющие ASP.NET Identity и осуществляющие связь с SQL Serveroм

Microsoft.AspNet.Identity.Core : содержит ряд ключевых интерфейсов ASP.NET Identity. Реализация этих интерфейсов позволит выйти за рамки MS SQL Server и использовать в качестве хранилища учетных записей другие СУБД, в том числе системы NoSQL

Microsoft.AspNet.Identity.OWIN : привносит в приложение ASP.NET MVC аутентификацию OWIN с помощью ASP.NET Identity

Поскольку вся инфраструктура уже имеется в проекте, запустим проект, на отобразившейся в браузере странице найдем ссылку Register и нажмем на нее. На открывшейся странице регистрации введем какие-нибудь данные:

После регистрации логин будет отображаться в правом верхнем углу веб-страницы веб-приложения. Осуществив регистрацию, мы можем разлогиниться, нажав на LogOff, и снова войти в систему. Таким образом, мы можем уже начать пользоваться встроенной системой аутентификации в приложении ASP.NET MVC 5. Теперь же рассомотрим ее основные моменты.

Во-первых, где это все хранится? Куда попадают данные зарегистрированных пользователей?

В данном случае используется подход Code First. В файле web.config уже имеется строка подключения по умолчанию, которая задает каталог базы данных. Если мы раскроем папку App_Data, то сможем увидеть созданную базу данных:

Если вдруг в папке база данных не видна, нажмем вверху окна Solution Explorer на кнопку Show All Files (Показать все файлы).

Мы можем открыть эту базу данных в окне Server Explorer и увидеть ее содержимое:

По умолчанию при регистрации первого пользователя создается следующий набор таблиц:

_MigrationHistory : используется EntityFramework для миграций БД

AspNetRoles : содержит определения ролей

AspNetUserClaims : таблица, хранящая набор клеймов (claim). Claim представляет иную модель авторизации по сравнению с ролями. Грубо говоря, claim содержит некоторую информацию о пользователе, например, адрес электронной почты, логин, возраст и т.д. И эта информация позволяет идентифицировать пользователя и наделить его соответствующими правами доступа.

AspNetUserLogins : таблица логинов пользователя

AspNetUserRoles : таблица, устанавливающая для пользователей определенные роли

AspNetUsers : собственно таблица пользователей. Если мы ее откроем, то увидим данные зарегистрированного пользователя

Ключевыми объектами в AspNet Identity являются пользователи и роли . Вся функциональность по созданию, удалению пользователей, взаимодействию с хранилищем пользователей хранится в классе UserManager . Для работы с ролями и их управлением в AspNet Identity определен класс RoleManager . Классы UserManager и RoleManager находятся в библиотеке Microsoft.AspNet.Identity.Core.

Каждый пользователь для UserManager представляет объект интерфейса IUser. А все операции по управлению пользователями производятся через хранилище, представленное объектом IUserStore.

Каждая роль представляет реализацию интерфейса IRole, а управление ролями классом RoleManager происходит через хранилище IRoleStore.

Непосредственную реализацию интерфейсов IUser, IRole, IUserStore и IRoleStore предоставляет пространство имен Microsoft.AspNet.Identity.EntityFramework:

Класс IdentityUser является реализацией интерфейса IUser. А класс хранилища пользователей — UserStore реализует интерфейс IUserStore.

Подобным образом класс IdentityRole реализует интерфейс IRole, а класс хранилища ролей — RoleStore реализует интерфейс IRoleStore.

А для взаимодействия с базой данных в пространстве имен Microsoft.AspNet.Identity.EntityFramework определен класс контекста IdentityDbContext

В приложении ASP.NET MVC мы не будем работать напрямую с классами IdentityUser и IdentityDbContext. По умолчанию в проект в папку Models добавляется файл IdentityModels.cs, который содержит определения классов пользователей и контекста данных:

В приложении мы не работаем напрямую с классами IdentityUser и IdentityDbContext, а имеем дело с классами-наследниками.

Класс ApplicationUser наследует от IdentityUser все свойства. И кроме того добавляет метод GenerateUserIdentityAsync() , в котором с помощью вызова UserManager.CreateIdentityAsync создается объект ClaimsIdentity . Данный объект содержит информацию о данном пользователе.

Подобная архитектура позволяет взять уже готовый функционал и при необходимости добавить новый, например, добавить для пользователя новое свойство или добавить новую таблицу в бд.

Я не буду подробно расписывать весь функционал AspNet Identity, который по умолчанию добавляется в проект, обозначу вкратце лишь основные возможности.

Во-первых, чтобы задействовать AspNet Identity, в проект в папку App_Start добавляются два файла. Файл Startup.Auth.cs содержит класс запуска приложения OWIN. Поскольку AspNet Identity использует инфраструктуру OWIN, то данный класс является одним из ключевых и необходимых для работы.

Файл IdentityConfig.cs содержит ряд дополнительных вспомогательных классов: сервисы для двухфакторной валидации с помощью email и телефона EmailService и SmsService , класс менеджера пользователей ApplicationUserManager , добавляющий к UserManager ряд дополнительных функций, и класс ApplicationSignInManager , используемый для входа и выхода с сайта.

Базовая функциональность системы аутентификации и управления учетными записями расположена в двух контроллерах: AccountController и ManageController

В AccountController определены методы для логина, регистрации, верификации кода, отправленного по email или по смс, сброс пароля, напоминание пароля, вход на сайт с помощью внешних сервисов. Контроллер ManageController используется для управления учетной записью и предполагает возможности по смене пароля и управлению телефонными номерами в системе. Для обоих контроллеров уже по умолчанию генерируются все необходимые представления и специальные модели представлений.

Несмотря на то, что по умолчанию нам уже предоставляется готовый функционал, однако в ряде случаев, например, для отправки смс или электронной почты необходима дополнительная настройка. Теперь рассмотрим основные моменты системы AspNet Identity.

Аутентификация и авторизация

Аутентификация на основе куки. Часть 1

ASP.NET Core имеет встроенную поддержку аутентификации на основе куки. Для этого в ASP.NET определен специальный компонент middleware, который сериализует данные пользователя в зашифрованные аутентификационные куки и передает их на сторону клиента. При получении запроса от клиента, в котором содержатся аутентификационные куки, происходит их валидация, десериализация и инициализация свойства User объекта HttpContext.

Рассмотрим на примере, как использовать простейшую аутентификацию в ASP.NET Core. Создадим новый проект Web Application (Model-View-Controller):

Вначале опеределим в проекте в папке Models модель пользователя — класс User :

Для взаимодействия с MS SQL Server через Entity Framework добавим в проект через Nuget пакет Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer . А затем добавим в папку Models класс контекста данных UsersContext :

Далее в файле конфигурации appsettings.json определим настройки подключения к БД, которая будет хранить данные пользователей:

Изменим класс Startup для установки сервисов Entity Framework и подключения функицонала аутентификации и авторизации:

Здесь надо отметить два момента. Во-первых, в методе ConfigureServices() производится установка и настройка всех необходимых сервисов:

Для установки аутентификации с помощью куки в вызов services.AddAuthentication передается значение CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme . Далее с помощью метода AddCookie() настраивается аутентификация. По сути в этом методе производится конфигурация объекта CookieAuthenticationOptions , который описывает параметры аутентификации с помощью кук. В частности, в данном случае использовано одно свойство CookieAuthenticationOptions — LoginPath . Это свойство устанавливает относительный путь, по которому будет перенаправляться анонимный пользователь при доступе к ресурсам, для которых нужна аутентификация.

Второй момент — в методе Configure() внедряем в конвейер необходимые компоненты middleware:

Метод app.UseAuthentication() встраивает в конвейер компонент AuthenticationMiddleware, который управляет аутентификацией. Его вызов позволяет установить значение для свойства HttpContext.User . И метод app.UseAuthorization() встраивает в конвейер компонент AuthorizationMiddleware, который управляет авторизацией пользователей и разграничивает доступ к ресурсам.

В данном случае стоит различать понятия «аутентификация» и «авторизация». Аутентификация отвечает на вопрос, кто пользователь. То есть посредством аутентификации мы идентифицируем пользователя, узнаем, кто он. А авторизация отвечает на вопрос, какие права в системе имеет пользователь, позволяет разграничить доступ к ресурсам приложения.

Авторизация

До сих пор было показано только, как проверять, что пользователи являются действительно теми, за кого себя выдают, и как извлекать информацию об аутентифицированных идентичностях. Это предоставляет приложениям базовую возможность различать пользователей, но это лишь начальная точка. Чтобы создать действительно безопасное веб-приложение, понадобится выполнять их авторизацию в различных местах приложения.

— это процесс определения того, имеет ли аутентифицированный пользователь достаточные привилегии на выполнение того или иного действия. Таким действием может быть запрос веб-страницы, доступ к ресурсу, управляемому операционной системой (такому как файл или база данных), либо выполнение специфичных для приложения задач (наподобие размещения заказа в системе управления заказами или назначения проекта в приложении управления проектами вроде Microsoft Project Server).

Некоторые из этих проверок Windows осуществляет автоматически, а другие можно кодировать декларативно, используя файл web.config. Но некоторые проверки придется выполнять непосредственно в коде с использованием объекта IPrincipal.

Авторизация URL

Самый простой способ установки прав доступа предусматривает их установку на индивидуальных веб-страницах, веб-службах и подкаталогах. В идеале платформа веб-приложений должна поддерживать специфичную к ресурсам авторизацию без необходимости изменения кода и перекомпиляции приложения. ASP.NET поддерживает это требование с помощью декларативных правил авторизации, которые можно определять в файле web.config.

Определяемые вами правила действуют через специальный модуль HTTP по имени UrlAuthorizationModule. Модуль просматривает эти правила и проверяет каждый запрос, гарантируя, что пользователю не будут доступны ресурсы, доступ к которым ограничен специальным образом.

Авторизация такого типа называется авторизацией URL, потому что принимает во внимание только две детали — контекст безопасности пользователя и URL ресурса, к которому пользователь пытается обратиться. Если доступ к странице запрещен и применяется аутентификация с помощью форм, то пользователь будет перенаправлен на страницу регистрации.

Правила авторизации

Правила авторизации определяются в элементе файла web.config. Базовая структура выглядит следующим образом:

Другими словами, существуют два типа правил: разрешить (allow) и запретить (deny). Тех и других можно добавлять столько угодно. Каждое правило идентифицирует одного или более пользователей либо ролей (групп пользователей). Вдобавок можно использовать атрибут verbs, чтобы создавать правила, применимые только к специфичным типам HTTP-запросов (GET, POST, HEAD ИЛИ DEBUG).

В предыдущих статьях уже приводился простейший пример. Чтобы запретить доступ всем анонимным пользователям, можно определить правило вроде следующего:

В данном случае вопросительный знак (?) — это шаблонный символ, представляющий всех пользователей с неизвестной идентичностью. Это правило почти всегда используется в сценариях аутентификации. Это связано с невозможностью запрета доступа другим, известным пользователям, если только сначала не заставить всех аутентифицировать себя.

Можно использовать дополнительный шаблонный символ — звездочку (*), которая представляет всех пользователей. Например, следующий раздел открывает доступ аутентифицированным и анонимным пользователям:

Такое правило требуется редко, потому что оно уже присутствует в файле machine.config. После того как среда ASP.NET применит все правила из файла web.config, она применяет правила из machine.config. В результате любому пользователю, кому явно закрыт доступ, автоматически его получает.

Теперь посмотрим, что произойдет, если в раздел добавить более одного правила:

Когда правила авторизации добавляются в файл web.config корневого каталога веб-приложения, они автоматически применяются ко всем веб-ресурсам, которые являются частью приложения. Если вход анонимным пользователям запрещен, ASP.NET проверит метод аутентификации. Если выбрана аутентификация с помощью форм, ASP.NET перенаправит пользователя на страницу регистрации.

В следующих разделах вы научитесь более тонкой настройке правил авторизации, чтобы точнее определять для них область действия.

Конфигурирование доступа для определенных пользователей

Например, следующее правило авторизации специально ограничивает доступ для трех пользователей. Эти пользователи не смогут обратиться к страницам, которые находятся в каталоге с файлом web.config, содержащим эти вхождения. Все остальные аутентифицированные пользователи обращаться к этим страницам смогут:

Можно также определить список имен, разделенный запятыми, и запретить доступ сразу нескольким пользователям. Ниже показана версия, эквивалентная предыдущему примеру, в которой используются только два правила аутентификации:

Обратите внимание, что в обоих случаях порядок следования этих трех пользователей в списке не важен. Однако важно, чтобы запрет на доступ этим пользователям предшествовал правилу .

Создавая безопасные приложения, часто лучше явно разрешить доступ определенным пользователям и группам, а затем запретить всем остальным (вместо запрета доступа определенным пользователям, как в предыдущих примерах). Ниже приведен пример правил авторизации, которые явно открывают доступ двум пользователям. Запросы всех прочих пользователей не будут удовлетворены, даже несмотря на то, что они аутентифицированы:

Следует обратить внимание на одну деталь. Формат имен пользователей в этих примерах предполагает аутентификацию с помощью форм. При такой аутентификации имя пользователя назначается при вызове метода RedirectFromLoginPage(). В этой точке UrlAuthorizationModule также использует это имя и проверит его по списку правил авторизации.

Контроль доступа к определенным каталогам

Общепринятое проектное решение для приложения предусматривает размещение файлов, которые требуют аутентификации, в отдельном каталоге. Благодаря конфигурационным файлам ASP.NET, этот подход реализуется просто. Оставьте элемент

Вспомните, что когда вы добавляете файл web.config в подкаталог, он не должен содержать никаких других специфичных для приложения настроек. Фактически он должен содержать только информацию авторизации, как показано ниже:

При использовании правил авторизации в подкаталоге среда ASP.NET все равно читает правила авторизации из родительского каталога. Отличие в том, что правила из подкаталога применяются первыми. Это важно, потому что ASP.NET останавливается, как только находит соответствие правила авторизации. Рассмотрим пример, в котором корневой виртуальный каталог содержит одно правило:

а подкаталог — другое правило:

В этом случае пользователь dan сможет получить доступ к любому ресурсу корневого каталога, но не получит никакого доступа к ресурсам из подкаталога. Если же вы поменяете местами эти два правила, то dan получит доступ только к ресурсам подкаталога, но не получит доступа к ресурсам корневого каталога.

Более интересно то, что ASP.NET допускает неограниченную иерархию подкаталогов и правил авторизации. Например, вполне возможно иметь виртуальный каталог с правилами авторизации, подкаталог, определяющий дополнительные права, и еще один подкаталог внутри этого подкаталога, в котором определен свой набор правил. Проще всего понять процесс авторизации в этом случае — представить все правила в виде единого списка, начинающегося с каталога, в котором находится запрошенная страница. Если все эти правила обработаны и соответствие не найдено, ASP.NET начинает читать правила авторизации из родительского каталога, затем из каталога, родительского по отношению к этому, и т.д. — до тех пор, пока соответствие не будет найдено. Если никаких подходящих правил не найдено, ASP.NET в конечном итоге применяет правило из файла machine.config.

Контроль доступа к определенным файлам

Обычно установка прав доступа к файлам на уровне каталога — самый ясный и легкий подход. Однако существует возможность ограничить доступ к определенным файлам за счет добавления дескрипторов в файл web.config.

Дескрипторы location размещаются вне главного дескриптора и вложены непосредственно в базовый дескриптор , как показано ниже:

В этом примере открывается доступ ко всем файлам приложения за исключением SecuredPage.aspx и AnotherSecuredPage.aspx, которые имеют правило авторизации, запрещающее анонимный доступ к ним.

Конфигурирование доступа для определенных ролей

Для облегчения понимания и сопровождения системы безопасности веб-сайта пользователей часто объединяют в категории, называемые ролями. Если нужно управлять приложением масштаба предприятия, которое поддерживает тысячи пользователей, понять значение ролей несложно. Если бы пришлось определять права доступа для каждого индивидуального пользователя, это было бы утомительно, изменять это было бы трудно, а не совершить при этом ошибок — практически невозможно.

Сама по себе аутентификация с помощью форм роли не поддерживает, но наряду с Membership API в ASP.NET доступен интерфейс API Roles, который представляет собой готовую к использованию реализацию поддержки и управления ролями для приложений. Кроме того, если вы не хотите использовать эту инфраструктуру, достаточно легко создать собственную, которая разделит пользователей на соответствующие группы на основе их удостоверений.

После определения для ролей можно создавать правила авторизации. Фактически эти правила выглядят точно так же, как показанные ранее правила, специфичные для пользователей. Например, следующие правила авторизации запрещают доступ анонимным пользователям, разрешая его двум конкретным пользователям (dan и alex) и двум группам (Manager и Supervisor). Доступ всем прочим пользователям запрещен:

Применение правил авторизации на основе ролей концептуально просто, но может оказаться сложным на практике. Дело в том, что при использовании ролей правила авторизации могут перекрываться.

Например, рассмотрим, что произойдет, если вы разрешите доступ группе, которая содержит определенного пользователя, а затем явно закроете доступ этому пользователю. Или наоборот — разрешив доступ пользователю по имени, вы закроете доступ группе, в которую он входит. В этих сценариях можно ожидать, что более тонко детализированные правила (касающиеся пользователя) получат приоритет по отношению к более общим правилам (касающимся групп). Или же вы можете ожидать, что более ограничивающие правила всегда будет иметь более высокий приоритет, как это принято в Windows. Однако ни один из этих подходов не используется ASP.NET. Вместо этого ASP.NET просто применяет первое подходящее правило. В результате решающее значение имеет порядок определения правил.

Ниже описано, как ASP.NET разбирает эти правила:

В этом примере доступ пользователю alex будет разрешен независимо от групп, к которым он принадлежит.

Всем пользователям из роли Guest доступ будет закрыт. Если alex входит в Guest, доступ ему остается открытым, потому что специфичное для пользователя правило найдено первым.

Далее всем пользователям из группы Manager доступ открыт. Единственным исключением будут те, что входят и в группу Manager и в Guest. Правило Guest определено раньше в списке, поэтому данным пользователям вход уже закрыт.

Затем доступ закрывается пользователю dan. Но если dan входит в группу Manager, доступ для него остается открытым.

Любым пользователям, относящимся к группе Supervisor, кроме тех, доступ для которых был открыт или закрыт предыдущими правилами, доступ открывается.

И, наконец, для всех прочих пользователей доступ закрыт.

Имейте в виду, что все эти перекрывающиеся правила могут также охватывать множество каталогов. Например, подкаталог может быть закрыт для пользователя, в то время как родительский каталог может быть открыт для пользователя в его группе. В этом примере при доступе к файлам подкаталога первым применяется правило, специфичное для пользователя.

Файловая авторизация

Авторизация на основе URL — один из краеугольных камней авторизации ASP.NET. Однако в ASP.NET также используется другой тип авторизации, который часто пропускается или игнорируется многими разработчиками. Это авторизация на основе файлов, реализуемая модулем FileAuthorizationModule. Авторизация на основе файлов работает, только в случае применения Windows-аутентификации. Если же используется специальная аутентификация или аутентификация с помощью форм, файловая авторизация не применяется.

Чтобы понять суть файловой авторизации, необходимо разобраться, как операционная система Windows обеспечивает безопасность файловой системы. В случае файловой системы NTFS можно установить списки , указывающие идентичность пользователей и ролей, которым открыт или запрещен доступ к индивидуальным файлам. Модуль FileAuthorizationModule просто проверяет права доступа к запрошенному файлу, определенные Windows.

Например, если запрашивается веб-страница, FileAuthorizationModule проверяет, имеет ли текущий аутентифицированный IIS пользователь права доступа к соответствующему файлу .aspx. Если не имеет, то код страницы не выполняется и пользователь получает сообщение о запрете доступа.