【C#】.Net Framework框架使用JWT

2023年，第31周，第2篇文章。给自己一个目标，然后坚持总会有收货，不信你试试！
本篇文章主要简单讲讲，.Net Framework框架下使用JWT的代码例子，以及他们的基本概念。
2002年微软发布了.net framework 1.0，那个时候博主刚开始玩传奇游戏，接触电脑的时间还是挺早的。

1、什么是JWT

JWT（JSON Web Token）是一种开放的、自包含的标准，用于在网络应用间传输信息。
它基于JSON（JavaScript Object Notation）格式，并使用数字签名或加密来验证消息的完整性和真实性。

JWT由三个部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。

1.1、头部（Header）

包含描述JWT的元数据，例如所使用的加密算法和类型（通常是JWT）。

{
 "alg": "HS256",
 "typ": "JWT"
}

1.2、载荷（Payload）

包含具体的数据，也可以添加自定义的声明（Claim），如用户名、角色、过期时间等。

{
 "sub": "1234567890",
 "name": "John Doe",
 "iat": 1516239022
}

1.3、签名（Signature）

由头部和载荷组成，并使用私钥（或对称密钥）进行签名，确保数据的完整性和真实性。

HMACSHA256(
 base64UrlEncode(header) + "." +
 base64UrlEncode(payload),
 secretKey
)

1.4、JWT工作流程

1）客户端提供有效的凭证（如用户名和密码）进行身份验证请求。
2）服务器进行身份验证，并返回带有有效签名的JWT给客户端。
3）客户端在后续请求中使用该JWT，通过解析和验证JWT，服务器可以确定请求的发起者身份和权限。

1.5、JWT优点

1）自包含性
JWT包含了身份验证和授权所需的所有信息，减轻了服务器存储状态的负担。
2）松散耦合
JWT可用于不同的平台和服务之间的身份验证和授权，具有良好的兼容性。
3）可扩展性
可以自定义声明来存储额外的数据。
4）安全性
JWT的签名可以确保数据的完整性和真实性。

1.6、JWT缺点

1）无法撤销
一旦 JWT 被签发，就无法撤销或使其失效，除非将密钥从客户端强制撤销或更改。因此，如果需要撤销令牌，JWT 不是一个合适的选择。
2）体积较大
JWT 包含了头部、载荷和签名，在网络传输中占用的空间相对较大。尽管可以对 JWT 进行压缩，但仍然比一些其他的验证机制更加臃肿。
3）敏感信息存储
JWT 默认存储在客户端，通常存储在浏览器的本地存储（如 LocalStorage 或 Cookie）中。这使得 JWT 脆弱，因为它容易受到 XSS 攻击的影响。因此，不建议将敏感信息存储在 JWT 的载荷中。

需要注意的是，由于JWT是基于Base64编码的，因此它并不是加密的。所以在使用JWT时，不要在其载荷中存储敏感信息，如密码或银行卡号等。

总结起来，JWT是一种轻量级、安全的身份验证和授权解决方案，其简单的结构和可扩展性使其成为当今Web应用程序中常用的身份验证标准之一。

2、Framework框架

2.1、版本历时

.NET Framework 是微软开发的一个应用程序开发框架，提供了开发和运行各种类型应用程序所需的库、工具和运行时环境。下面是.NET Framework 各个主要版本的历时情况：

编号	版本	发布时间	备注
1	.NET Framework 1.0	发布于2002年2月	这是最早的.NET Framework 版本，提供了基本的库和运行时环境，用于支持开发和运行应用程序。
2	.NET Framework 1.1	发布于2003年4月	这个版本是对 .NET Framework 1.0 的升级，增加了一些新功能和修复了一些问题。
3	.NET Framework 2.0	发布于2005年11月	这是一个重大的版本升级，引入了许多新的功能，如可编程的 Windows Forms 控件、提供可视化设计的 Web 服务、增强的数据访问和 XML 处理支持等。
4	.NET Framework 3.0	发布于2006年11月	实际上，.NET Framework 3.0 并未引入新的运行时，而是在 .NET Framework 2.0 基础上添加了一组新的功能。
5	.NET Framework 3.5	发布于2007年11月	这是对 .NET Framework 3.0 的升级，引入了一些新的特性和改进，如 LINQ (Language Integrated Query)、ABM (ASP.NET AJAX) 等。
6	.NET Framework 4.0	发布于2010年4月	这是一个又一个重大版本升级，引入了大量的新功能和改进，如支持并行计算、新的编译器、Entity Framework 4.0、改进的 WCF 和 WPF 等。
7	.NET Framework 4.5	发布于2012年8月	这是 .NET Framework 4.0 的升级版，引入了一些新的特性和改进，如异步编程模型 (async/await)、改进的 GC (垃圾回收器)、桌面应用程序的改进等。
8	.NET Framework 4.6	发布于2015年7月	这是 .NET Framework 4.5 的升级版，引入了一些新的特性和改进，如 RyuJIT (即时编译器)、改进的 WPF、改进的 ASP.NET 等。
9	.NET Framework 4.7	发布于2017年4月	这是 .NET Framework 4.6 的升级版，引入了一些新的特性和改进。
10	.NET Framework 4.8	发布于2019年4月	这是 .NET Framework 4.7 的升级版，引入了一些新的特性和改进。

需要注意的是，自.NET Framework 4.5起，微软改变了发布策略，不再单独发布全新的框架版本，而是通过积累更新 (Cumulative Updates) 来提供新功能和改进，以确保开发者可以更加轻松地升级和迁移。

此外，需要注意的是，自 .NET Framework 4.8 起，微软正逐渐停止对传统的.NET Framework 的更新，并推荐开发者使用更加开放和跨平台的 “.NET” 系列产品，如 .NET Core 和 .NET 5+。

3、JWT代码实现

在C# .NET Framework中使用JWT（JSON Web Token）插件来处理身份验证和授权，
你可以使用提供JWT支持的第三方库，如System.IdentityModel.Tokens.Jwt。
这个库是.NET Framework的一部分，可以用于创建和验证JWT。

下面使用System.IdentityModel.Tokens.Jwt库生成和验证JWT

3.1、引入库

首先，确保你的项目引用了System.IdentityModel.Tokens.Jwt库。

3.2、导入命名空间

导入所需的命名空间：

using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Security.Claims;
using System.Text;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;

3.3、生成JWT代码

使用以下代码生成JWT：

// 设置JWT的密钥
string secretKey = "your_secret_key";
byte[] keyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(secretKey);
var securityKey = new SymmetricSecurityKey(keyBytes);

// 创建JWT的签名凭证
var signingCredentials = new SigningCredentials(securityKey, SecurityAlgorithms.HmacSha256);

// 设置JWT的Claims
var claims = new[]
{
   new Claim(ClaimTypes.Name, "John Doe"),
   new Claim(ClaimTypes.Email, "[email protected]"),
   // 添加其他需要的声明
};

// 创建JWT的Token
var token = new JwtSecurityToken(
   issuer: "your_issuer",
   audience: "your_audience",
   claims: claims,
   expires: DateTime.Now.AddDays(1),
   signingCredentials: signingCredentials
);

// 生成JWT字符串
var jwtToken = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token);

3.4、验证JWT代码

使用以下代码验证JWT：

// 验证JWT的密钥
var tokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
{
   ValidateIssuer = true,
   ValidateAudience = true,
   ValidateIssuerSigningKey = true,
   IssuerSigningKey = securityKey,
   ValidIssuer = "your_issuer",
   ValidAudience = "your_audience"
};

// 验证JWT字符串
var claimsPrincipal = new JwtSecurityTokenHandler().ValidateToken(jwtToken, tokenValidationParameters, out _);

请注意，上述示例中的"your_secret_key"、"your_issuer"和"your_audience"是示例值，你需要根据实际情况替换为真实的值。

使用以上代码，你可以通过JwtSecurityTokenHandler类生成JWT字符串，并使用同样的类验证和解析JWT字符串。你还可以根据需要添加其他声明，设置过期时间和其他参数。