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，因为它使用非对称 RS256 但具有“SymmetricSecurityKey()”。令牌是从https://jwt.io/手工生成的

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1. 如何将其转换为使用我的非对称公钥？
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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）
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\xce\xbb cat Program.cs\n\xef\xbb\xbfusing System;\nusing System.IdentityModel.Tokens.Jwt;\nusing System.Text;\nusing System.Linq;\nusing Microsoft.IdentityModel.Tokens;\nusing System.Security.Cryptography;\n\nnamespace jwttest\n{\n    class Program\n    {\n        static void Main(string[] args)\n        {\n            string jwt = "eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWUsImlhdCI6MTUxNjIzOTAyMn0.POstGetfAytaZS82wHcjoTyoqhMyxXiWdR7Nn7A29DNSl0EiXLdwJ6xC6AfgZWF1bOsS_TuYI3OG85AmiExREkrS6tDfTQ2B3WXlrr-wp5AokiRbz3_oB4OxG-W9KcEEbDRcZc0nH3L7LzYptiy1PtAylQGxHTWZXtGz4ht0bAecBgmpdgXMguEIcoqPJ1n3pIWk_dUZegpqx0Lka21H6XxUTxiy8OcaarA8zdnPUnV6AmNP3ecFawIFYdvJB_cm-GvpCSbr8G8y_Mllj8f4x9nBH8pQux89_6gUY618iYv7tuPWBFfEbLxtF2pZS6YC1aSfLQxeNe8djT9YjpvRZA";\n            var pubKey = "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAnzyis1ZjfNB0bBgKFMSvvkTtwlvBsaJq7S5wA+kzeVOVpVWwkWdVha4s38XM/pa/yr47av7+z3VTmvDRyAHcaT92whREFpLv9cj5lTeJSibyr/Mrm/YtjCZVWgaOYIhwrXwKLqPr/11inWsAkfIytvHWTxZYEcXLgAXFuUuaS3uF9gEiNQwzGTU1v0FqkqTBr4B8nW3HCN47XUu0t8Y0e+lf4s4OxQawWD79J9/5d3Ry0vbV3Am1FtGJiJvOwRsIfVChDpYStTcHTCMqtvWbV6L11BWkpzGXSW4Hv43qa+GSYOD2QU68Mb59oSk2OB+BtOLpJofmbGEGgvmwyCI9MwIDAQAB";\n            var rawKey = Encoding.ASCII.GetBytes(pubKey);\n\n            var tokenHandler = new JwtSecurityTokenHandler();\n            // var rsa = ?\n            tokenHandler.ValidateToken(jwt, new TokenValidationParameters {\n                IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(rawKey)\n            },\n            out SecurityToken validatedToken);\n        }\n    }\n}\n\nC:\\src\\jwttest (cgt-test-5 -> origin)\n\xce\xbb dotnet run\n[2020-08-18T23:41:05.7108585-07:00 Info] raw=System.Byte[] [392]\nUnhandled exception. Microsoft.IdentityModel.Tokens.SecurityTokenInvalidSignatureException: IDX10503: Signature validation failed. Keys tried: \'System.Text.StringBuilder\'.\nExceptions caught:\n \'System.Text.StringBuilder\'.\ntoken: \'System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityToken\'.\n   at System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityTokenHandler.ValidateSignature(String token, TokenValidationParameters validationParameters)\n   at System.IdentityModel.Tokens.Jwt.JwtSecurityTokenHandler.ValidateToken(String token, TokenValidationParameters validationParameters, SecurityToken& validatedToken)\n   at jwttest.Program.Main(String[] args) in C:\\src\\jwttest\\Program.cs:line 22\n\n\xce\xbb cat jwttest.csproj\n<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">\n\n  <PropertyGroup>\n    <OutputType>Exe</OutputType>\n    <TargetFramework>netcoreapp3.1</TargetFramework>\n  </PropertyGroup>\n  <ItemGroup>\n    <!-- Using preview release because it only depends on dotnet standard.  Prior versions need framework. -->\n    <PackageReference Include="System.IdentityModel.Tokens.Jwt" Version="6.7.2-preview-10803222715" />\n  </ItemGroup>\n</Project>\n\n\xce\xbb cat jwt.json\n{\n  "alg": "RS256",\n  "typ": "JWT"\n}\n{\n  "sub": "1234567890",\n  "name": "John Doe",\n  "admin": true,\n  "iat": 1516239022\n}\n

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Answer 1

• 关于你的第一个问题：
  根据你发布的堆栈跟踪，你似乎正在使用 .NET Core 3.1。这使您可以轻松导入公共 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：在早期版本的.NET Core（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（并且与您无关，也可以采用 PKCS#1 格式）。在此答案中，您将找到如何使用 的示例PemReader。PemReader顾名思义，处理 PEM 编码，即ImportSubjectPublicKeyInfo() 不得按照要求进行到 DER 编码的转换（即删除页眉、页脚和换行符，以及剩余部分的 Base64 解码） 。另请注意，PemReader预计在页眉 ( ) 之后至少有一个换行符-----BEGIN PUBLIC KEY-----\n，在页脚 ( ) 之前至少有一个\n-----END PUBLIC KEY-----换行符，Base64 编码正文中每 64 个字符之后的换行符对于 是可选的PemReader。

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

• 关于你的第二个问题：.NET标准
  有几个版本，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 令牌 (JWT) 创建和验证的包。对于发布的令牌，验证可以按如下方式实现：

  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 的第二个参数ValidateToken()。由于发布的令牌不包含声明 iss、aud和exp （这可以在https://jwt.io/上进行验证），因此在我的示例中它们被排除在验证之外。

  在教程“在 ASP.NET Core 中创建和验证 JWT 令牌”中，您会找到更详细的说明，特别是在“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，各个部分均经过 Base64url 编码并通过点分隔。
  签名是使用各种算法创建的，例如在您的情况下RS256，这意味着数据（Base64url 编码的标头和包括分隔符的有效负载）使用带有 PKCS#1 v1.5 填充和摘要 SHA256 的 RSA 算法进行签名。
  令牌的验证对应于签名的验证，这也可以仅使用加密 API 来完成（即无需System.IdentityModel.Tokens.Jwt的参与），因为它是在链接问题的接受答案中完成的@zaitsman 的评论。