在 C# 中使用 RS256（非对称）验证 JWT

Question

我有一些这样的代码，我认为它失败了，因为它使用的是非对称 RS256，但有“SymmetricSecurityKey()”。代币是由https://jwt.io/手工生成的

1. 如何将其转换为使用我的非对称公钥？
2. 另外，我是 C# 新手，我想以 dotnet 标准为目标，所以我也想知道我是否使用了错误的库？ （我依赖于预览版）

λ cat Program.cs
using System;
using System.IdentityModel.Tokens.Jwt;
using System.Text;
using System.Linq;
using Microsoft.IdentityModel.Tokens;
using System.Security.Cryptography;

namespace jwttest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string jwt = "eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWUsImlhdCI6MTUxNjIzOTAyMn0.POstGetfAytaZS82wHcjoTyoqhMyxXiWdR7Nn7A29DNSl0EiXLdwJ6xC6AfgZWF1bOsS_TuYI3OG85AmiExREkrS6tDfTQ2B3WXlrr-wp5AokiRbz3_oB4OxG-W9KcEEbDRcZc0nH3L7LzYptiy1PtAylQGxHTWZXtGz4ht0bAecBgmpdgXMguEIcoqPJ1n3pIWk_dUZegpqx0Lka21H6XxUTxiy8OcaarA8zdnPUnV6AmNP3ecFawIFYdvJB_cm-GvpCSbr8G8y_Mllj8f4x9nBH8pQux89_6gUY618iYv7tuPWBFfEbLxtF2pZS6YC1aSfLQxeNe8djT9YjpvRZA";
            var pubKey = "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAnzyis1ZjfNB0bBgKFMSvvkTtwlvBsaJq7S5wA+kzeVOVpVWwkWdVha4s38XM/pa/yr47av7+z3VTmvDRyAHcaT92whREFpLv9cj5lTeJSibyr/Mrm/YtjCZVWgaOYIhwrXwKLqPr/11inWsAkfIytvHWTxZYEcXLgAXFuUuaS3uF9gEiNQwzGTU1v0FqkqTBr4B8nW3HCN47XUu0t8Y0e+lf4s4OxQawWD79J9/5d3Ry0vbV3Am1FtGJiJvOwRsIfVChDpYStTcHTCMqtvWbV6L11BWkpzGXSW4Hv43qa+GSYOD2QU68Mb59oSk2OB+BtOLpJofmbGEGgvmwyCI9MwIDAQAB";
            var rawKey = Encoding.ASCII.GetBytes(pubKey);

            var tokenHandler = new JwtSecurityTokenHandler();
            // var rsa = ?
            tokenHandler.ValidateToken(jwt, new TokenValidationParameters {
                IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(rawKey)
            },
            out SecurityToken validatedToken);
        }
    }
}

C:\src\jwttest (cgt-test-5 -> origin)
λ dotnet run
[2020-08-18T23:41:05.7108585-07:00 Info] raw=System.Byte[] [392]
Unhandled exception. Microsoft.IdentityModel.Tokens.SecurityTokenInvalidSignatureException: IDX10503: Signature validation failed. Keys tried: 'System.Text.StringBuilder'.
Exceptions caught:
 'System.Text.StringBuilder'.
token: 'System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityToken'.
   at System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityTokenHandler.ValidateSignature(String token, TokenValidationParameters validationParameters)
   at System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityTokenHandler.ValidateToken(String token, TokenValidationParameters validationParameters, SecurityToken& validatedToken)
   at jwttest.Program.Main(String[] args) in C:\src\jwttest\Program.cs:line 22

λ cat jwttest.csproj
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>netcoreapp3.1</TargetFramework>
  </PropertyGroup>
  <ItemGroup>
    <!-- Using preview release because it only depends on dotnet standard.  Prior versions need framework. -->
    <PackageReference Include="System.IdentityModel.Tokens.Jwt" Version="6.7.2-preview-10803222715" />
  </ItemGroup>
</Project>

λ cat jwt.json
{
  "alg": "RS256",
  "typ": "JWT"
}
{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true,
  "iat": 1516239022
}

Answer 1

• 关于您的第一个问题：
  根据您发布的堆栈跟踪，您似乎正在使用 .NET Core 3.1。这使您可以轻松地导入您的公共 X.509/SPKI 密钥，如下所示：

  var pubKey = "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAnzyis1ZjfNB0bBgKFMSvvkTtwlvBsaJq7S5wA+kzeVOVpVWwkWdVha4s38XM/pa/yr47av7+z3VTmvDRyAHcaT92whREFpLv9cj5lTeJSibyr/Mrm/YtjCZVWgaOYIhwrXwKLqPr/11inWsAkfIytvHWTxZYEcXLgAXFuUuaS3uF9gEiNQwzGTU1v0FqkqTBr4B8nW3HCN47XUu0t8Y0e+lf4s4OxQawWD79J9/5d3Ry0vbV3Am1FtGJiJvOwRsIfVChDpYStTcHTCMqtvWbV6L11BWkpzGXSW4Hv43qa+GSYOD2QU68Mb59oSk2OB+BtOLpJofmbGEGgvmwyCI9MwIDAQAB";
  
  RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider();
  rsa.ImportSubjectPublicKeyInfo(Convert.FromBase64String(pubKey), out _); // import the public X.509/SPKI DER encoded key
  

  ImportSubjectPublicKeyInfo() 自 .NET Core 3.0 起可用。

  编辑开始： 在 .NET Core 的早期版本（3.0 之前）或 .NET Framework 中，ImportSubjectPublicKeyInfo() 不可用，因此至少需要.NET Standard 2.1。

  对于早期版本，例如.NET Standard 2.0，一种可能性是使用BouncyCastle，更准确地说是它的Org.BouncyCastle.OpenSsl.PemReader 类，它允许导入X509/SPKI 格式的公钥（与您无关，也可以使用PKCS#1 格式）。在this answer 中，您将找到如何使用PemReader 的示例。 PemReader 顾名思义，处理 PEM 编码，即转换为 DER 编码（即删除页眉、页脚和换行符，以及对其余部分进行 Base64 解码），这是 ImportSubjectPublicKeyInfo() 所要求的。 em>不能这样做。另请注意，PemReader 要求在标题 (-----BEGIN PUBLIC KEY-----\n) 之后至少有一个换行符，在页脚之前 (\n-----END PUBLIC KEY-----) 至少有一个换行符，Base64 编码正文中每 64 个字符后的换行符是可选的PemReader.

  另一种可能性是包opensslkey 提供方法opensslkey.DecodeX509PublicKey()，它可以处理类似于ImportSubjectPublicKeyInfo 的DER 编码中的X509/SPKI 密钥。 编辑结束

• 关于您的第二个问题：
  有几个 .NET standard 版本，例如.NET Core 3.0 实现了 .NET Standard 2.1。您正在使用的包 System.IdentityModel.Tokens.Jwt 6.7.2-preview-10803222715 需要 .NET Standard 2.0。

  System.IdentityModel.Tokens.Jwt 是一个支持 JSON Web Tokens (JWT) 创建和验证的包。在发布令牌的情况下，验证可以如下实现：

  string jwt = "eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWUsImlhdCI6MTUxNjIzOTAyMn0.POstGetfAytaZS82wHcjoTyoqhMyxXiWdR7Nn7A29DNSl0EiXLdwJ6xC6AfgZWF1bOsS_TuYI3OG85AmiExREkrS6tDfTQ2B3WXlrr-wp5AokiRbz3_oB4OxG-W9KcEEbDRcZc0nH3L7LzYptiy1PtAylQGxHTWZXtGz4ht0bAecBgmpdgXMguEIcoqPJ1n3pIWk_dUZegpqx0Lka21H6XxUTxiy8OcaarA8zdnPUnV6AmNP3ecFawIFYdvJB_cm-GvpCSbr8G8y_Mllj8f4x9nBH8pQux89_6gUY618iYv7tuPWBFfEbLxtF2pZS6YC1aSfLQxeNe8djT9YjpvRZA";
  
  var tokenHandler = new JwtSecurityTokenHandler();
  bool verified = false;
  try
  {
      tokenHandler.ValidateToken(jwt, new TokenValidationParameters
      {
          ValidateAudience = false,                       
          ValidateLifetime = false,
          ValidateIssuer = false,
          IssuerSigningKey = new RsaSecurityKey(rsa)
      },
      out _);
  
      verified = true;
  }
  catch 
  {
      verified = false;
  }
  
  Console.WriteLine("Verified: " + verified);
  

  验证可以通过验证参数来控制，即通过ValidateToken()的第二个参数。由于发布的令牌不包含claims iss、aud 和 exp（这可以在 https://jwt.io/ 上进行验证），它们在我的示例中被排除在验证之外。

  在教程Creating And Validating JWT Tokens In ASP.NET Core 中你会找到更详细的解释，尤其是在验证令牌一章中。

  ValidateToken()本质上封装了JWT签名的验证过程。 JWT 是一种数据结构，由三部分组成：标头、有效负载和签名，各个部分经过 Base64url 编码并由点分隔。
  签名是使用各种算法创建的，例如在您的情况下为RS256，这意味着数据（Base64url 编码的标头和有效负载，包括分隔符）使用 RSA 算法和 PKCS#1 v1.5 填充和摘要 SHA256 进行签名。
  令牌的验证对应于签名的验证，也可以仅使用加密 API 完成（即没有 System.IdentityModel.Tokens.Jwt 的参与），就像在链接问题的 accepted answer 中所做的那样@zaitsman 的评论。