Azure KeyVault - 签署 JWT 令牌答案

【问题标题】：Azure KeyVault - Sign JWT TokenAzure KeyVault - 签署 JWT 令牌
【发布时间】：2019-11-17 15:09:13
【问题描述】：

我开始使用 Azure Keyvault 来存储我的应用程序的私钥。

我有一个用例，我需要使用 RSA 私钥签署 JWT 令牌。

当我的应用程序内存中有私钥时，这很容易，我会这样做

var token = new JwtSecurityToken(
                issuer,
                ...,
                claims,
                ...,
                ...,
                signingCredentials_PrivateKey);

现在我开始使用 Azure Keyvault，我想看看是否可以通过 KeyVaultClient.SignAsync 方法签署 JWT 令牌。

类似

KeyVaultClient client = ...;
var token = new JwtSecurityToken(
                issuer,
                ...,
                claims,
                ...,
                ...);
var tokenString = client.SignAsync(myKeyIdentifier, token);

【问题讨论】：

标签： c# azure asp.net-core .net-core azure-keyvault

【解决方案1】：

首先，一个 JWT 令牌由三部分组成：Header、Payload 和 Signature。都是Base64UrlEncoded。

你可以得到如下签名：

HMAC-SHA256(
 base64urlEncoding(header) + '.' + base64urlEncoding(payload),
 secret
)

所以，你需要生成header和payload，将它们按点组合，计算hash，然后你就可以得到签名了。

这是一个示例供您参考：

var byteData = Encoding.Unicode.GetBytes(base64urlEncoding(header) + "." + base64urlEncoding(payload));
var hasher = new SHA256CryptoServiceProvider();
var digest = hasher.ComputeHash(byteData);
var signature = await keyClient.SignAsync(keyIdentifier, "RS256", digest);
var token = base64urlEncoding(header) + "." + base64urlEncoding(payload) + "." + base64urlEncoding(signature)

SignAsync 的官方 SDK 文档

JWT 的维基

【讨论】：

我找到了另一种解决方案，但最终使用了您的解决方案。看我的回答。
@user10962730 我在我身边测试，并获得了成功。请参阅我的新答案。

【解决方案2】：

我最终使用了 Jack Jia 的答案

var token = new JwtSecurityToken(
                issuer,
                appId,
                claims,
                signDate,
                expiryDate);

var header = Base64UrlEncoder.Encode(JsonConvert.SerializeObject(new Dictionary<string, string>()
{
    { JwtHeaderParameterNames.Alg, "RS256" },
    { JwtHeaderParameterNames.Kid, "https://myvault.vault.azure.net/keys/mykey/keyid" },
    { JwtHeaderParameterNames.Typ, "JWT" }
}));
var byteData = Encoding.UTF8.GetBytes(header + "." + token.EncodedPayload);
var hasher = new SHA256CryptoServiceProvider();
var digest = hasher.ComputeHash(byteData);
var signature = await _keyVault.SignAsync("https://myvault.vault.azure.net/keys/mykey/keyid", "RS256", digest);

return $"{header}.{token.EncodedPayload}.{Base64UrlEncoder.Encode(signature.Result)}";

我找到了另一种解决方案，我不太喜欢它，但它与 JWT 库“集成”得更好。

var token = new JwtSecurityToken(
    issuer,
    appId,
    claims,
    signDate,
    expiryDate,
    new SigningCredentials(new KeyVaultSecurityKey("https://myvault.vault.azure.net/keys/mykey/keyid", new KeyVaultSecurityKey.AuthenticationCallback(azureServiceTokenProvider.KeyVaultTokenCallback)), "RS256")
    {
        CryptoProviderFactory = new CryptoProviderFactory() { CustomCryptoProvider = new KeyVaultCryptoProvider() }
    });

var handler = new JwtSecurityTokenHandler();
return handler.WriteToken(token);

原来有一个库 Microsoft.IdentityModel.KeyVaultExtensions 扩展为 SecurityToken 和 ICryptoProvider 支持 KeyVault。

我的问题是

我无法通过此解决方案重用 KeyVaultClient 的现有实例。
它正在阻塞（在幕后，它在KeyVaultClient.SignAsync 上调用.GetAwaiter().GetResult()

【讨论】：

我测试了您的解决方案。这是完美的。
@JackJia 我很好奇你是否研究过 Tore Nestenius 在他的回答中提到的限速因素？

【解决方案3】：

如果有人需要离线验证。我使用 user10962730 的答案来生成令牌，并使用以下内容进行离线验证：

在线时，我们的客户端将从我们的 API 中检索公共信息。 RSA 模数和指数将被传输 Base64Url 编码而不是字节数组

var keyBundle = await _keyVault.GetKeyAsync("https://myvault.vault.azure.net/keys/mykey/keyid");
return new { n = keyBundle.N, e = keyBundle.E };

那么当客户端需要验证一个token时

string jwtToken = "[Header].[Payload].[Signature]";
var jwtParts = jwtToken.Split(".");
var rsa = new RSACryptoServiceProvider();
var p = new RSAParameters() { Modulus = Base64UrlEncoder.DecodeBytes(key.n), Exponent = Base64UrlEncoder.DecodeBytes(key.e) };
rsa.ImportParameters(p);
var dataToHash = Encoding.UTF8.GetBytes($"{jwtParts[0]}.{jwtParts[1]}");
byte[] digestBytes = SHA256.Create().ComputeHash(dataToHash);
var sigBytes = Base64UrlEncoder.DecodeBytes(jwtParts[2]);
var isVerified = rsa.VerifyHash(digestBytes, "Sha256", sigBytes);

【讨论】：

【解决方案4】：

请注意，如果您让 Azure Key Vault 签署您的令牌，那么您需要注意一个速率限制因素。我认为最好从 AKV 下载私钥，然后在本地签署我的令牌。

在link了解更多信息

【讨论】：

这很好，但“更好”取决于几个因素。如果目标是保密私钥，那么更好的方法可能是限制您自己的客户端以响应来自 Key Vault 的 429 响应。如果最近有任何来自 Key Vault 的 429 响应，您还可以尝试使用断路器或高水位线模式来实现一些背压，您可以在向 Key Vault 发出实际请求之前发送自己的 429 响应。跨度>

【解决方案5】：

对于寻求不那么宽松的方法（也就是说，不使用 KeyVaultClient 并使用新的 Azure API）的任何人：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/azure.security.keyvault.keys.cryptography.cryptographyclient?view=azure-dotnet 将允许您调用“SignDataAsync”方法，该方法接受 SignatureAlgorithm 和您的数据（以字节 [] 或流形式）和取消令牌。它返回一个 SignatureResult，可用于检索实际签名为 byte[] 和各种其他信息。

此处将在“.”级联的 base64url 编码的标头和有效负载上调用 SignDataAsync（如 rfc7515 中所述）。

【讨论】：