IdentityServer4系列 | 客户端凭证模式

一、前言

从上一篇关于 快速搭建简易项目中，通过手动或者官方模板的方式简易的实现了我们的IdentityServer授权服务器搭建，并做了相应的配置和UI配置，实现了获取Token方式。

而其中我们也注意到了三点就是，有哪些用户(users)可以通过哪些客户端(clents)来访问我们的哪些API保护资源 (API)。

所以在这一篇中，我们将通过多种授权模式中的客户端凭证模式进行说明，主要针对介绍IdentityServer保护API的资源，客户端认证授权访问API资源。

二、初识

Client Credentials 客户端凭证模式：客户端（Client）请求授权服务器验证，通过验证就发access token，Client直接以已自己的名义去访问Resource server的一些受保护资源。

用户使用这个令牌访问资源服务器，当令牌失效时使用刷新令牌去换取新的令牌（刷新令牌有效时间大于访问令牌，刷新令牌的功能不做详细介绍）

这种方式给出的令牌，是针对第三方应用的，而不是针对用户的，即有可能多个用户共享同一个令牌。

2.1 适用范围

这种模式一般只用在服务端与服务端之间的认证

适用于没有前端的命令行应用，即在命令行请求令牌

认证服务器不提供像用户数据这样的重要资源，仅仅是有限的只读资源或者一些开放的API。例如使用了第三方的静态文件服务，如Google Storage或Amazon S3。这样，你的应用需要通过外部API调用并以应用本身而不是单个用户的身份来读取或修改这些资源。这样的场景就很适合使用客户端证书授权。

2.2 Client Credentials流程：

 +---------+                                  +---------------+
 |         |                                  |               |
 |         |>--(A)- Client Authentication --->| Authorization |
 | Client  |                                  |     Server    |
 |         |<--(B)---- Access Token ---------<|               |
 |         |                                  |               |
 +---------+                                  +---------------+

客户端凭据许可流程描述

（A）客户端与授权服务器进行身份验证并向令牌端点请求访问令牌。
（B）授权服务器对客户端进行身份验证，如果有效，颁发访问令牌。

2.2.1 过程详解

访问令牌请求
参数 是否必须 含义
grant_type 必需 授权类型，值固定为“client_credentials”。
scope 可选 表示授权范围。

示例：
客户端身份验证两种方式
1、Authorization: Bearer base64(resourcesServer:123)
2、client_id（客户端标识），client_secret（客户端秘钥）。

POST /token HTTP/1.1
Host: authorization-server.com

grant_type=client_credentials
&client_id=xxxxxxxxxx
&client_secret=xxxxxxxxxx

2.2.2 访问令牌响应

刷新令牌不应该包含在内。
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=UTF-8
Cache-Control: no-store
Pragma: no-cache

{
"access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
"token_type":"Bearer",
"expires_in":3600,
"scope":"server"
}

三、实践

在示例实践中，我们将创建一个授权访问服务，定义一个API和要访问它的客户端，客户端通过IdentityServer上请求访问令牌，并使用它来访问API。

3.1 搭建 Authorization Server 服务

搭建认证授权服务

3.1.1 安装Nuget包

IdentityServer4 程序包

3.1.2 配置内容

建立配置内容文件Config.cs

public static class Config
{
    public static IEnumerable<IdentityResource> IdentityResources =>
        new IdentityResource[]
    {
        new IdentityResources.OpenId(),
        new IdentityResources.Profile(),
    };

    public static IEnumerable<ApiScope> ApiScopes =>
        new ApiScope[]
    {
        new ApiScope("client_scope1")
    };

    public static IEnumerable<ApiResource> ApiResources =>
        new ApiResource[]
    {
        new ApiResource("api1","api1")
        {
            Scopes={"client_scope1" }
        }
    };

    public static IEnumerable<Client> Clients =>
        new Client[]
    {
        // m2m client credentials flow client
        new Client
        {
            ClientId = "credentials_client",
            ClientName = "Client Credentials Client",

            AllowedGrantTypes = GrantTypes.ClientCredentials,
            ClientSecrets = { new Secret("511536EF-F270-4058-80CA-1C89C192F69A".Sha256()) },

            AllowedScopes = { "client_scope1" }
        },
    };
}

3.1.3 注册服务

在startup.cs中ConfigureServices方法添加如下代码：

        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            var builder = services.AddIdentityServer();
              // .AddTestUsers(TestUsers.Users);

            // in-memory, code config
            builder.AddInMemoryIdentityResources(Config.IdentityResources);
            builder.AddInMemoryApiScopes(Config.ApiScopes);
            builder.AddInMemoryApiResources(Config.ApiResources);
            builder.AddInMemoryClients(Config.Clients);

            // not recommended for production - you need to store your key material somewhere secure
            builder.AddDeveloperSigningCredential();
        }

3.1.4 配置管道

在startup.cs中Configure方法添加如下代码：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }

            app.UseRouting();
            app.UseIdentityServer();
            app.UseEndpoints(endpoints =>
            {
                endpoints.MapGet("/", async context =>
                {
                    await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
                });
            });
        }

以上内容是快速搭建简易IdentityServer项目服务的方式，具体说明可以看上一篇的内容。

3.2 搭建API资源

实现对API资源进行保护

3.2.1 快速搭建一个API项目

3.2.2 安装Nuget包

IdentityServer4.AccessTokenValidation 包

3.2.3 注册服务

在startup.cs中ConfigureServices方法添加如下代码：

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddControllersWithViews();
        services.AddAuthorization();

        services.AddAuthentication("Bearer")
          .AddIdentityServerAuthentication(options =>
          {
              options.Authority = "http://localhost:5001";
              options.RequireHttpsMetadata = false;
              options.ApiName = "api1";
          });
    }

AddAuthentication把Bearer配置成默认模式，将身份认证服务添加到DI中。

AddIdentityServerAuthentication把IdentityServer的access token添加到DI中，供身份认证服务使用。

3.2.4 配置管道

在startup.cs中Configure方法添加如下代码：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }
            app.UseRouting();
            app.UseAuthentication();
            app.UseAuthorization();
            app.UseEndpoints(endpoints =>
            {
                endpoints.MapDefaultControllerRoute();
            });
        }

UseAuthentication将身份验证中间件添加到管道中；

UseAuthorization 将启动授权中间件添加到管道中，以便在每次调用主机时执行身份验证授权功能。

2.5 添加API资源接口

[Route("api/[Controller]")]
[ApiController]
public class IdentityController:ControllerBase
{
    [HttpGet("getUserClaims")]
    [Authorize]
    public IActionResult GetUserClaims()
    {
        return new JsonResult(from c in User.Claims select new { c.Type, c.Value });
    }
}

在IdentityController 控制器中添加 [Authorize] , 在进行请求资源的时候，需进行认证授权通过后，才能进行访问。

3.3 搭建Client客户端

实现对API资源的访问和获取资源

3.3.1 搭建一个窗体程序

3.3.2 安装Nuget包

IdentityModel 包

3.3.3 获取令牌

客户端与授权服务器进行身份验证并向令牌端点请求访问令牌。授权服务器对客户端进行身份验证，如果有效，颁发访问令牌。

IdentityModel 包括用于发现 IdentityServer 各个终结点（EndPoint）的客户端库。

我们可以使用从 IdentityServer 元数据获取到的Token终结点请求令牌：

        private void getToken_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var client = new HttpClient();
            var disco = client.GetDiscoveryDocumentAsync(this.txtIdentityServer.Text).Result;
            if (disco.IsError)
            {
                this.tokenList.Text = disco.Error;
                return;
            }
            //请求token
            tokenResponse = client.RequestClientCredentialsTokenAsync(new ClientCredentialsTokenRequest
            {
                Address = disco.TokenEndpoint,
                ClientId =this.txtClientId.Text,
                ClientSecret = this.txtClientSecret.Text,
                Scope = this.txtApiScopes.Text
            }).Result;

            if (tokenResponse.IsError)
            {
                this.tokenList.Text = disco.Error;
                return;
            }
            this.tokenList.Text = JsonConvert.SerializeObject(tokenResponse.Json);
            this.txtToken.Text = tokenResponse.AccessToken;
        }

3.3.4 调用API

要将Token发送到API，通常使用HTTP Authorization标头。 这是使用SetBearerToken扩展方法完成。

    private void getApi_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        //调用认证api
        if (string.IsNullOrEmpty(txtToken.Text))
        {
            MessageBox.Show("token值不能为空");
            return;
        }
        var apiClient = new HttpClient();
        //apiClient.SetBearerToken(tokenResponse.AccessToken);
        apiClient.SetBearerToken(this.txtToken.Text);

        var response = apiClient.GetAsync(this.txtApi.Text).Result;
        if (!response.IsSuccessStatusCode)
        {
            this.resourceList.Text = response.StatusCode.ToString();
        }
        else
        {
            this.resourceList.Text = response.Content.ReadAsStringAsync().Result;
        }

    }

以上展示的代码有不明白的，可以看本篇项目源码，项目地址为 ：

3.4 效果

3.4.1 项目测试

3.4.2 postman测试

四、问题

注意，如果你的代码没问题，但是依然报错，比如“无效的scope”，“Audience validation failed”等问题。

在3.1.x 到 4.x 的变更中，ApiResource 的 Scope 正式独立出来为 ApiScope 对象，区别ApiResource 和 Scope的关系, Scope 是属于ApiResource 的一个属性，可以包含多个Scope。

所以在配置ApiResource、ApiScope、Clients中，我们有些地方需要注意：

在3.x版本中

 public static IEnumerable<ApiResource> GetApiResources()
 {
     return new[] { new ApiResource("api1", "api1") };
 }

改成4.x版本为

public static IEnumerable<ApiResource> ApiResources =>
    new ApiResource[]
{
    new ApiResource("api1","api1")
    {
        Scopes={"client_scope1" }
    }
};

public static IEnumerable<ApiScope> ApiScopes =>
    new ApiScope[]
{
    new ApiScope("client_scope1")
};

因此，

这里比之前3.x版本多了一个添加ApiScopes的方法：

builder.AddInMemoryApiScopes(Config.ApiScopes);

因为接下来有要保护的API资源，所以需要添加一行：

builder.AddInMemoryApiResources(Config.ApiResources);
  1. 如果在4.x版本中，不添加ApiScopes方法的话，在获取token令牌的时候一直“无效的scope”等错误
  2. 在授权访问保护资源的时候，如果ApiResource中不添加Scopes, 会一直报Audience validation failed错误，得到401错误，所以在4.x版本中写法要不同于3.x版本

所以，需要注意的是4.x版本的ApiScope和ApiResource是分开配置的，然后在ApiResource中一定要添加Scopes。

五、总结

  1. 本篇主要以客户端凭证模式进行授权，我们通过创建一个认证授权访问服务，定义一个API和要访问它的客户端，客户端通过IdentityServer上请求访问令牌，并使用它来控制访问API。
  2. 在文中可能出现的问题，我们通过查找解决，以及前后版本之间的差异，并总结说明问题。
  3. 在后续会对其中的其他授权模式，数据库持久化问题，以及如何应用在API资源服务器中和配置在客户端中，会进一步说明。
  4. 如果有不对的或不理解的地方，希望大家可以多多指正，提出问题，一起讨论,不断学习,共同进步。
  5. 项目地址

六、附加

Client Authentication认证

client-credentials资料

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