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C# 面试问题高级：058 - 什么是授权过滤器（Authorization Filters） ？

授权过滤器是ASP.NET MVC框架中用于控制访问权限的核心组件，继承自AuthorizeAttribute类。它们在控制器或动作方法执行前进行身份验证和权限校验，是保护资源访问安全的关键技术。

1. 授权过滤器（Authorization Filters）概述

在C#的ASP.NET Core框架中，授权过滤器（Authorization Filters）是MVC管道中的一个重要组件，用于控制用户对特定资源的访问权限。授权过滤器的主要职责是在请求到达控制器或操作方法之前，验证用户是否具有访问该资源的权限。如果用户未通过授权检查，则请求将被阻止，并返回适当的错误响应（如401 Unauthorized或403 Forbidden）。授权过滤器是ASP.NET Core MVC过滤器系统的一部分，它与其他类型的过滤器（如Action Filters、Result Filters等）协同工作，确保应用程序的安全性和功能性。

授权过滤器的核心功能包括：

  • 验证用户的认证状态。
  • 检查用户的角色、声明或其他自定义条件。
  • 在授权失败时提供统一的错误处理逻辑。

2. 授权过滤器的工作原理

2.1 过滤器的生命周期

在ASP.NET Core MVC中，过滤器按照其执行顺序分为以下几类：

  • Authorization Filters：在所有其他过滤器之前执行，用于验证用户的身份和权限。
  • Resource Filters：在授权过滤器之后执行，用于处理资源级别的逻辑。
  • Action Filters：在控制器的操作方法前后执行，用于修改输入参数或输出结果。
  • Exception Filters：捕获异常并处理错误。
  • Result Filters：在视图渲染或结果生成前后执行，用于修改最终的响应内容。

授权过滤器的执行优先级最高，这意味着如果授权失败，后续的过滤器将不会被执行。

2.2 授权过滤器的作用范围

授权过滤器可以应用于以下范围：

  • 全局范围：对整个应用程序的所有请求生效。
  • 控制器范围：仅对特定控制器下的所有操作方法生效。
  • 操作方法范围：仅对特定的操作方法生效。

3. 使用授权过滤器的常见场景及代码示例

3.1 基于角色的授权

在许多企业级应用程序中，用户通常被分配到不同的角色（如管理员、编辑者、普通用户等），并且根据角色来限制对某些资源的访问。下面是一个基于角色的授权过滤器的实现示例。

示例代码

using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

// 定义一个控制器，使用[Authorize]属性限制访问
[Authorize(Roles = "Admin,Editor")] // 只允许"Admin"和"Editor"角色访问
public class AdminController : Controller
{
    // 控制器中的操作方法
    public IActionResult Index()
    {
        return View();
    }
}

// 启动配置文件中注册身份验证和授权服务
public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        // 添加身份验证服务
        services.AddAuthentication("Cookies")
            .AddCookie("Cookies", options =>
            {
                options.LoginPath = "/Account/Login";
            });

        // 添加授权服务
        services.AddAuthorization(options =>
        {
            options.AddPolicy("RequireAdminRole", policy => 
                policy.RequireRole("Admin")); // 定义一个需要"Admin"角色的策略
        });

        services.AddControllersWithViews();
    }

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

        app.UseRouting();

        // 使用身份验证和授权中间件
        app.UseAuthentication();
        app.UseAuthorization();

        app.UseEndpoints(endpoints =>
        {
            endpoints.MapControllerRoute(
                name: "default",
                pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
        });
    }
}

代码说明

  1. [Authorize(Roles = "Admin,Editor")]：这是一个内置的授权过滤器，用于限制只有“Admin”或“Editor”角色的用户才能访问该控制器。
  2. services.AddAuthorization()：在启动配置中定义了一个名为“RequireAdminRole”的授权策略，该策略要求用户必须具有“Admin”角色。
  3. 如果用户未通过授权检查，将自动重定向到登录页面。

执行结果

  • 如果用户具有“Admin”或“Editor”角色，则可以正常访问/Admin/Index页面。
  • 如果用户没有相应的角色，则会被重定向到登录页面。

3.2 基于声明的授权

除了基于角色的授权外，ASP.NET Core还支持基于声明（Claims）的授权。声明是一种更细粒度的授权方式，可以用来验证用户的特定属性（如年龄、国家、订阅状态等）。

示例代码

using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using System.Security.Claims;

// 自定义授权要求处理器
public class MinimumAgeRequirement : IAuthorizationRequirement
{
    public int MinimumAge { get; }

    public MinimumAgeRequirement(int minimumAge)
    {
        MinimumAge = minimumAge;
    }
}

public class MinimumAgeHandler : AuthorizationHandler<MinimumAgeRequirement>
{
    protected override Task HandleRequirementAsync(AuthorizationHandlerContext context, MinimumAgeRequirement requirement)
    {
        // 从用户声明中获取年龄信息
        if (context.User.HasClaim(c => c.Type == "Age" && int.Parse(c.Value) >= requirement.MinimumAge))
        {
            context.Succeed(requirement); // 授权成功
        }

        return Task.CompletedTask;
    }
}

// 使用声明授权的控制器
[Authorize(Policy = "MinimumAgePolicy")]
public class RestrictedContentController : Controller
{
    public IActionResult Index()
    {
        return View();
    }
}

// 启动配置文件中注册声明授权策略
public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddAuthorization(options =>
        {
            options.AddPolicy("MinimumAgePolicy", policy =>
                policy.Requirements.Add(new MinimumAgeRequirement(18))); // 至少18岁
        });

        services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, MinimumAgeHandler>(); // 注册自定义授权处理器
    }
}

代码说明

  1. MinimumAgeRequirement：定义了一个授权要求，表示用户必须满足最小年龄限制。
  2. MinimumAgeHandler：实现了AuthorizationHandler<T>接口，用于验证用户是否满足该要求。
  3. options.AddPolicy("MinimumAgePolicy", ...)：在启动配置中定义了一个名为“MinimumAgePolicy”的授权策略，要求用户至少18岁。
  4. 如果用户声明中包含“Age”字段且值大于等于18，则授权成功。

执行结果

  • 如果用户的声明中包含“Age”字段且值大于等于18，则可以访问/RestrictedContent/Index页面。
  • 如果用户不满足条件，则会被拒绝访问。

4. 自定义授权过滤器的实现与应用

在某些情况下，内置的授权过滤器可能无法满足需求，这时可以创建自定义授权过滤器以实现特定的逻辑。

4.1 自定义授权过滤器示例

假设我们希望实现一个授权过滤器，用于验证用户的API密钥是否有效。

示例代码

using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using System.Threading.Tasks;

// 自定义授权要求
public class ApiKeyRequirement : IAuthorizationRequirement
{
}

// 自定义授权处理器
public class ApiKeyHandler : AuthorizationHandler<ApiKeyRequirement>
{
    protected override Task HandleRequirementAsync(AuthorizationHandlerContext context, ApiKeyRequirement requirement)
    {
        // 从请求头中获取API密钥
        if (context.Resource is HttpContext httpContext)
        {
            string apiKey = httpContext.Request.Headers["X-API-Key"];
            if (apiKey == "ValidApiKey") // 验证API密钥是否有效
            {
                context.Succeed(requirement); // 授权成功
            }
        }

        return Task.CompletedTask;
    }
}

// 使用自定义授权过滤器的控制器
[Authorize(Policy = "ApiKeyPolicy")]
public class ApiController : Controller
{
    public IActionResult Get()
    {
        return Ok("API访问成功！");
    }
}

// 启动配置文件中注册自定义授权策略
public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddAuthorization(options =>
        {
            options.AddPolicy("ApiKeyPolicy", policy =>
                policy.Requirements.Add(new ApiKeyRequirement())); // 添加自定义策略
        });

        services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, ApiKeyHandler>(); // 注册自定义授权处理器
    }
}

代码说明

  1. ApiKeyRequirement：定义了一个授权要求，表示用户必须提供有效的API密钥。
  2. ApiKeyHandler：实现了AuthorizationHandler<T>接口，用于验证请求头中的API密钥。
  3. 如果请求头中包含有效的API密钥，则授权成功。

执行结果

  • 如果请求头中包含有效的API密钥（如X-API-Key: ValidApiKey），则可以访问/api/get端点。
  • 如果API密钥无效或缺失，则会被拒绝访问。

5. 总结

5.1 最佳实践

  1. 明确授权策略：根据业务需求设计清晰的授权策略，避免过度复杂的逻辑。
  2. 分离关注点：将授权逻辑封装到单独的类中，便于维护和扩展。
  3. 测试授权逻辑：为授权过滤器编写单元测试，确保其行为符合预期。
  4. 记录日志：在授权失败时记录相关日志，便于排查问题。

5.2 常见问题

  1. 授权失败后如何跳转到自定义页面？
    • 可以通过实现IActionResult或自定义异常处理程序来实现。
  2. 如何动态加载授权规则？
    • 可以将授权规则存储在数据库或配置文件中，并在运行时加载。
  3. 授权过滤器的性能问题？
    • 确保授权逻辑尽可能轻量级，避免过多的数据库查询或外部调用。

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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