ASP.NET Cookie是怎么生成的(推薦)

更新時(shí)間：2020年01月28日 10:46:21 作者：.NET騷操作

這篇文章主要介紹了ASP.NET Cookie是怎么生成的,本文給大家介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

可能有人知道Cookie的生成由machineKey有關(guān)，machineKey用于決定Cookie生成的算法和密鑰，并如果使用多臺(tái)服務(wù)器做負(fù)載均衡時(shí)，必須指定一致的machineKey用于解密，那么這個(gè)過程到底是怎樣的呢？

如果需要在.NET Core中使用ASP.NET Cookie，本文將提到的內(nèi)容也將是一些必經(jīng)之路。

抽絲剝繭，一步一步分析
首先用戶通過AccountController->Login進(jìn)行登錄：

//
// POST: /Account/Login
public async Task<ActionResult> Login(LoginViewModel model, string returnUrl)
{
 if (!ModelState.IsValid)
 {
 return View(model);
 }

 var result = await SignInManager.PasswordSignInAsync(model.Email, model.Password, model.RememberMe, shouldLockout: false);
 switch (result)
 {
 case SignInStatus.Success:
  return RedirectToLocal(returnUrl);
 // ......省略其它代碼
 }
}

它調(diào)用了SignInManager的PasswordSignInAsync方法，該方法代碼如下（有刪減）：

public virtual async Task<SignInStatus> PasswordSignInAsync(string userName, string password, bool isPersistent, bool shouldLockout)
{
 // ...省略其它代碼
 if (await UserManager.CheckPasswordAsync(user, password).WithCurrentCulture())
 {
 if (!await IsTwoFactorEnabled(user))
 {
  await UserManager.ResetAccessFailedCountAsync(user.Id).WithCurrentCulture();
 }
 return await SignInOrTwoFactor(user, isPersistent).WithCurrentCulture();
 }
 // ...省略其它代碼
 return SignInStatus.Failure;
}

想瀏覽原始代碼，可參見官方的Github鏈接：

https://github.com/aspnet/AspNetIdentity/blob/master/src/Microsoft.AspNet.Identity.Owin/SignInManager.cs#L235-L276

可見它先需要驗(yàn)證密碼，密碼驗(yàn)證正確后，它調(diào)用了SignInOrTwoFactor方法，該方法代碼如下：

private async Task<SignInStatus> SignInOrTwoFactor(TUser user, bool isPersistent)
{
 var id = Convert.ToString(user.Id);
 if (await IsTwoFactorEnabled(user) && !await AuthenticationManager.TwoFactorBrowserRememberedAsync(id).WithCurrentCulture())
 {
 var identity = new ClaimsIdentity(DefaultAuthenticationTypes.TwoFactorCookie);
 identity.AddClaim(new Claim(ClaimTypes.NameIdentifier, id));
 AuthenticationManager.SignIn(identity);
 return SignInStatus.RequiresVerification;
 }
 await SignInAsync(user, isPersistent, false).WithCurrentCulture();
 return SignInStatus.Success;
}

該代碼只是判斷了是否需要做雙重驗(yàn)證，在需要雙重驗(yàn)證的情況下，它調(diào)用了AuthenticationManager的SignIn方法；否則調(diào)用SignInAsync方法。SignInAsync的源代碼如下：

public virtual async Task SignInAsync(TUser user, bool isPersistent, bool rememberBrowser)
{
 var userIdentity = await CreateUserIdentityAsync(user).WithCurrentCulture();
 // Clear any partial cookies from external or two factor partial sign ins
 AuthenticationManager.SignOut(DefaultAuthenticationTypes.ExternalCookie, DefaultAuthenticationTypes.TwoFactorCookie);
 if (rememberBrowser)
 {
 var rememberBrowserIdentity = AuthenticationManager.CreateTwoFactorRememberBrowserIdentity(ConvertIdToString(user.Id));
 AuthenticationManager.SignIn(new AuthenticationProperties { IsPersistent = isPersistent }, userIdentity, rememberBrowserIdentity);
 }
 else
 {
 AuthenticationManager.SignIn(new AuthenticationProperties { IsPersistent = isPersistent }, userIdentity);
 }
}

可見，最終所有的代碼都是調(diào)用了AuthenticationManager.SignIn方法，所以該方法是創(chuàng)建Cookie的關(guān)鍵。

AuthenticationManager的實(shí)現(xiàn)定義在Microsoft.Owin中，因此無法在ASP.NET Identity中找到其源代碼，因此我們打開Microsoft.Owin的源代碼繼續(xù)跟蹤（有刪減）：

public void SignIn(AuthenticationProperties properties, params ClaimsIdentity[] identities)
{
 AuthenticationResponseRevoke priorRevoke = AuthenticationResponseRevoke;
 if (priorRevoke != null)
 {
 // ...省略不相關(guān)代碼
 AuthenticationResponseRevoke = new AuthenticationResponseRevoke(filteredSignOuts);
 }

 AuthenticationResponseGrant priorGrant = AuthenticationResponseGrant;
 if (priorGrant == null)
 {
 AuthenticationResponseGrant = new AuthenticationResponseGrant(new ClaimsPrincipal(identities), properties);
 }
 else
 {
 // ...省略不相關(guān)代碼

 AuthenticationResponseGrant = new AuthenticationResponseGrant(new ClaimsPrincipal(mergedIdentities), priorGrant.Properties);
 }
}

AuthenticationManager的Github鏈接如下：https://github.com/aspnet/AspNetKatana/blob/c33569969e79afd9fb4ec2d6bdff877e376821b2/src/Microsoft.Owin/Security/AuthenticationManager.cs

可見它用到了AuthenticationResponseGrant，繼續(xù)跟蹤可以看到它實(shí)際是一個(gè)屬性：

public AuthenticationResponseGrant AuthenticationResponseGrant
{
 // 省略get
 set
 {
 if (value == null)
 {
  SignInEntry = null;
 }
 else
 {
  SignInEntry = Tuple.Create((IPrincipal)value.Principal, value.Properties.Dictionary);
 }
 }
}

發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是設(shè)置了SignInEntry，繼續(xù)追蹤：

public Tuple<IPrincipal, IDictionary<string, string>> SignInEntry
{
 get { return _context.Get<Tuple<IPrincipal, IDictionary<string, string>>>(OwinConstants.Security.SignIn); }
 set { _context.Set(OwinConstants.Security.SignIn, value); }
}

其中，_context的類型為IOwinContext，OwinConstants.Security.SignIn的常量值為"security.SignIn"。

跟蹤完畢……

啥？跟蹤這么久，居然跟丟啦??？
當(dāng)然沒有！但接下來就需要一定的技巧了。

原來，ASP.NET是一種中間件（Middleware）模型，在這個(gè)例子中，它會(huì)先處理MVC中間件，該中間件處理流程到設(shè)置AuthenticationResponseGrant/SignInEntry為止。但接下來會(huì)繼續(xù)執(zhí)行CookieAuthentication中間件，該中間件的核心代碼在aspnet/AspNetKatana倉(cāng)庫(kù)中可以看到，關(guān)鍵類是CookieAuthenticationHandler，核心代碼如下：

protected override async Task ApplyResponseGrantAsync()
{
 AuthenticationResponseGrant signin = Helper.LookupSignIn(Options.AuthenticationType);
 // ... 省略部分代碼

 if (shouldSignin)
 {
 var signInContext = new CookieResponseSignInContext(
  Context,
  Options,
  Options.AuthenticationType,
  signin.Identity,
  signin.Properties,
  cookieOptions);

 // ... 省略部分代碼

 model = new AuthenticationTicket(signInContext.Identity, signInContext.Properties);
 // ... 省略部分代碼

 string cookieValue = Options.TicketDataFormat.Protect(model);

 Options.CookieManager.AppendResponseCookie(
  Context,
  Options.CookieName,
  cookieValue,
  signInContext.CookieOptions);
 }
 // ... 又省略部分代碼
}

這個(gè)原始函數(shù)有超過200行代碼，這里我省略了較多，但保留了關(guān)鍵、核心部分，想查閱原始代碼可以移步Github鏈接：https://github.com/aspnet/AspNetKatana/blob/0fc4611e8b04b73f4e6bd68263e3f90e1adfa447/src/Microsoft.Owin.Security.Cookies/CookieAuthenticationHandler.cs#L130-L313

這里挑幾點(diǎn)最重要的講。

與MVC建立關(guān)系

建立關(guān)系的核心代碼就是第一行，它從上文中提到的位置取回了AuthenticationResponseGrant，該Grant保存了Claims、AuthenticationTicket等Cookie重要組成部分：

AuthenticationResponseGrant signin = Helper.LookupSignIn(Options.AuthenticationType);
繼續(xù)查閱LookupSignIn源代碼，可看到，它就是從上文中的AuthenticationManager中取回了AuthenticationResponseGrant（有刪減）：

public AuthenticationResponseGrant LookupSignIn(string authenticationType)
{
 // ...
 AuthenticationResponseGrant grant = _context.Authentication.AuthenticationResponseGrant;
 // ...

 foreach (var claimsIdentity in grant.Principal.Identities)
 {
 if (string.Equals(authenticationType, claimsIdentity.AuthenticationType, StringComparison.Ordinal))
 {
  return new AuthenticationResponseGrant(claimsIdentity, grant.Properties ?? new AuthenticationProperties());
 }
 }

 return null;
}

如此一來，柳暗花明又一村，所有的線索就立即又明朗了。

Cookie的生成

從AuthenticationTicket變成Cookie字節(jié)串，最關(guān)鍵的一步在這里：

string cookieValue = Options.TicketDataFormat.Protect(model);
在接下來的代碼中，只提到使用CookieManager將該Cookie字節(jié)串添加到Http響應(yīng)中，翻閱CookieManager可以看到如下代碼：

public void AppendResponseCookie(IOwinContext context, string key, string value, CookieOptions options)
{
 if (context == null)
 {
 throw new ArgumentNullException("context");
 }
 if (options == null)
 {
 throw new ArgumentNullException("options");
 }

 IHeaderDictionary responseHeaders = context.Response.Headers;
 // 省去“1萬(wàn)”行計(jì)算chunk和處理細(xì)節(jié)的流程
 responseHeaders.AppendValues(Constants.Headers.SetCookie, chunks);
}

有興趣的朋友可以訪問Github看原始版本的代碼：https://github.com/aspnet/AspNetKatana/blob/0fc4611e8b04b73f4e6bd68263e3f90e1adfa447/src/Microsoft.Owin/Infrastructure/ChunkingCookieManager.cs#L125-L215

可見這個(gè)實(shí)現(xiàn)比較……簡(jiǎn)單，就是往Response.Headers中加了個(gè)頭，重點(diǎn)只要看TicketDataFormat.Protect方法即可。

逐漸明朗

該方法源代碼如下：

public string Protect(TData data)
{
 byte[] userData = _serializer.Serialize(data);
 byte[] protectedData = _protector.Protect(userData);
 string protectedText = _encoder.Encode(protectedData);
 return protectedText;
}

可見它依賴于_serializer、_protector、_encoder三個(gè)類，其中，_serializer的關(guān)鍵代碼如下：

public virtual byte[] Serialize(AuthenticationTicket model)
{
 using (var memory = new MemoryStream())
 {
 using (var compression = new GZipStream(memory, CompressionLevel.Optimal))
 {
  using (var writer = new BinaryWriter(compression))
  {
  Write(writer, model);
  }
 }
 return memory.ToArray();
 }
}

其本質(zhì)是進(jìn)行了一次二進(jìn)制序列化，并緊接著進(jìn)行了gzip壓縮，確保Cookie大小不要失去控制（因?yàn)?NET的二進(jìn)制序列化結(jié)果較大，并且微軟喜歡搞xml，更大😂）。

然后來看一下_encoder源代碼：

public string Encode(byte[] data)
{
 if (data == null)
 {
 throw new ArgumentNullException("data");
 }

 return Convert.ToBase64String(data).TrimEnd('=').Replace('+', '-').Replace('/', '_');
}

可見就是進(jìn)行了一次簡(jiǎn)單的base64-url編碼，注意該編碼把=號(hào)刪掉了，所以在base64-url解碼時(shí)，需要補(bǔ)=號(hào)。

這兩個(gè)都比較簡(jiǎn)單，稍復(fù)雜的是_protector，它的類型是IDataProtector。

IDataProtector

它在CookieAuthenticationMiddleware中進(jìn)行了初始化，創(chuàng)建代碼和參數(shù)如下：

IDataProtector dataProtector = app.CreateDataProtector(
 typeof(CookieAuthenticationMiddleware).FullName,
 Options.AuthenticationType, "v1");

注意它傳了三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是CookieAuthenticationMiddleware的FullName，也就是"Microsoft.Owin.Security.Cookies.CookieAuthenticationMiddleware"，第二個(gè)參數(shù)如果沒定義，默認(rèn)值是CookieAuthenticationDefaults.AuthenticationType，該值為定義為"Cookies"。

但是，在默認(rèn)創(chuàng)建的ASP.NET MVC模板項(xiàng)目中，該值被重新定義為ASP.NET Identity的默認(rèn)值，即"ApplicationCookie"，需要注意。

然后來看看CreateDataProtector的源碼：

public static IDataProtector CreateDataProtector(this IAppBuilder app, params string[] purposes)
{
 if (app == null)
 {
 throw new ArgumentNullException("app");
 }

 IDataProtectionProvider dataProtectionProvider = GetDataProtectionProvider(app);
 if (dataProtectionProvider == null)
 {
 dataProtectionProvider = FallbackDataProtectionProvider(app);
 }
 return dataProtectionProvider.Create(purposes);
}

public static IDataProtectionProvider GetDataProtectionProvider(this IAppBuilder app)
{
 if (app == null)
 {
 throw new ArgumentNullException("app");
 }
 object value;
 if (app.Properties.TryGetValue("security.DataProtectionProvider", out value))
 {
 var del = value as DataProtectionProviderDelegate;
 if (del != null)
 {
  return new CallDataProtectionProvider(del);
 }
 }
 return null;
}

可見它先從IAppBuilder的"security.DataProtectionProvider"屬性中取一個(gè)IDataProtectionProvider，否則使用DpapiDataProtectionProvider。

我們翻閱代碼，在OwinAppContext中可以看到，該值被指定為MachineKeyDataProtectionProvider：

builder.Properties[Constants.SecurityDataProtectionProvider] = new MachineKeyDataProtectionProvider().ToOwinFunction();
文中的Constants.SecurityDataProtectionProvider，剛好就被定義為"security.DataProtectionProvider"。

我們翻閱MachineKeyDataProtector的源代碼，剛好看到它依賴于MachineKey：

internal class MachineKeyDataProtector
{
 private readonly string[] _purposes;

 public MachineKeyDataProtector(params string[] purposes)
 {
 _purposes = purposes;
 }

 public virtual byte[] Protect(byte[] userData)
 {
 return MachineKey.Protect(userData, _purposes);
 }

 public virtual byte[] Unprotect(byte[] protectedData)
 {
 return MachineKey.Unprotect(protectedData, _purposes);
 }
}

最終到了我們的老朋友MachineKey。

逆推過程，破解Cookie
首先總結(jié)一下這個(gè)過程，對(duì)一個(gè)請(qǐng)求在Mvc中的流程來說，這些代碼集中在ASP.NET Identity中，它會(huì)經(jīng)過：

AccountController
SignInManager
AuthenticationManager

設(shè)置AuthenticatinResponseGrant

然后進(jìn)入CookieAuthentication的流程，這些代碼集中在Owin中，它會(huì)經(jīng)過：

CookieAuthenticationMiddleware（讀取AuthenticationResponseGrant）
ISecureDataFormat（實(shí)現(xiàn)類：SecureDataFormat<T>）
IDataSerializer（實(shí)現(xiàn)類：TicketSerializer）
IDataProtector（實(shí)現(xiàn)類：MachineKeyDataProtector）
ITextEncoder（實(shí)現(xiàn)類：Base64UrlTextEncoder）

這些過程，結(jié)果上文中找到的所有參數(shù)的值，我總結(jié)出的“祖?zhèn)髌平獯a”如下：

string cookie = "nZBqV1M-Az7yJezhb6dUzS_urj1urB0GDufSvDJSa0pv27CnDsLHRzMDdpU039j6ApL-VNfrJULfE85yU9RFzGV_aAGXHVkGckYqkCRJUKWV8SqPEjNJ5ciVzW--uxsCBNlG9jOhJI1FJIByRzYJvidjTYABWFQnSSd7XpQRjY4lb082nDZ5lwJVK3gaC_zt6H5Z1k0lUFZRb6afF52laMc___7BdZ0mZSA2kRxTk1QY8h2gQh07HqlR_p0uwTFNKi0vW9NxkplbB8zfKbfzDj7usep3zAeDEnwofyJERtboXgV9gIS21fLjc58O-4rR362IcCi2pYjaKHwZoO4LKWe1bS4r1tyzW0Ms-39Njtiyp7lRTN4HUHMUi9PxacRNgVzkfK3msTA6LkCJA3VwRm_UUeC448Lx5pkcCPCB3lGat_5ttGRjKD_lllI-YE4esXHB5eJilJDIZlEcHLv9jYhTl17H0Jl_H3FqXyPQJR-ylQfh";
var bytes = TextEncodings.Base64Url.Decode(cookie);
var decrypted = MachineKey.Unprotect(bytes,
 "Microsoft.Owin.Security.Cookies.CookieAuthenticationMiddleware",
 "ApplicationCookie",
 "v1");
var serializer = new TicketSerializer();
var ticket = serializer.Deserialize(decrypted);
ticket.Dump(); // Dump為L(zhǎng)INQPad專有函數(shù)，用于方便調(diào)試顯示，此處可以用循環(huán)輸出代替

運(yùn)行前請(qǐng)?jiān)O(shè)置好app.config/web.config中的machineKey節(jié)點(diǎn)，并安裝NuGet包：Microsoft.Owin.Security，運(yùn)行結(jié)果如下（完美破解）：

總結(jié)

學(xué)習(xí)方式有很多種，其中看代碼是我個(gè)人非常喜歡的一種方式，并非所有代碼都會(huì)一馬平川。像這個(gè)例子可能還需要有一定ASP.NET知識(shí)背景。

注意這個(gè)“祖?zhèn)鞔a”是基于.NET Framework，由于其用到了MachineKey，因此無法在.NET Core中運(yùn)行。我稍后將繼續(xù)深入聊聊MachineKey這個(gè)類，看它底層代碼是如何工作的，然后最終得以在.NET Core中直接破解ASP.NET Identity中的Cookie，敬請(qǐng)期待！

以上所述是小編給大家介紹的ASP.NET Cookie是怎么生成的，希望對(duì)大家有所幫助！

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