使用 SignalR 和 Azure Active Directory 构建和保护实时通信
在现代应用程序中，实时通信是提升用户体验的关键要素之一。无论是即时聊天、实时协作，还是游戏中的多人互动，实时通信技术都扮演着至关重要的角色。Microsoft SignalR 是一个非常流行的实时通信框架，它可以轻松地将实时功能集成到 Web 应用程序中。而 Azure Active Directory (Azure AD) 则是一个全面的身份和访问管理服务，用于确保应用程序和服务的安全性。
本篇文章将探讨如何使用 SignalR 和 Azure Active Directory 构建和保护实时通信应用。通过集成 Azure AD 进行身份验证和授权，我们可以确保 SignalR 应用不仅具备强大的实时功能，还能保证安全性和合规性。
1. SignalR 简介
SignalR 是一个由 Microsoft 开发的开源库，用于在 Web 应用程序中添加实时功能。它支持多种传输协议（如 WebSockets、长轮询和服务器发送事件），能够在客户端和服务器之间实现双向通信。
SignalR 提供了以下核心特性：
- 实时推送： 服务器可以主动向客户端推送数据，而无需客户端请求。这使得实时数据传输成为可能。
- 组： SignalR 支持将连接的客户端分配到不同的组中，允许服务器向特定组中的所有客户端发送消息。
- 自动重连： SignalR 内置了自动重连机制，确保连接在丢失后能够自动恢复。
- 跨平台支持： SignalR 可用于多种平台，包括 Web、桌面和移动设备，支持 .NET、JavaScript、Java 等多种语言和框架。
SignalR 被广泛应用于即时聊天、实时通知、实时协作、股票市场监控等领域。
2. Azure Active Directory 简介
Azure Active Directory（Azure AD）是 Microsoft 提供的一种基于云的身份和访问管理服务。它不仅可以用于管理公司内部的用户和设备身份，还支持对外部用户进行身份验证和授权。Azure AD 提供了以下几种关键功能：
- 身份验证： Azure AD 支持多种身份验证方式，包括用户名密码、双重身份验证 (2FA)、企业联邦身份验证等。
- 访问控制： Azure AD 可以对用户的权限进行细粒度控制，确保只有授权用户才能访问敏感资源。
- 单点登录 (SSO)： 用户只需要一次登录，就可以访问多个应用程序和服务。
- API 保护： Azure AD 可以保护 API 免受未经授权的访问，确保应用程序和服务的安全性。
通过将 SignalR 和 Azure AD 结合，我们可以在实时通信应用中实现用户身份验证和授权控制，确保通信的安全性。
3. 使用 SignalR 构建实时通信应用
在本节中，我们将介绍如何使用 SignalR 构建一个简单的实时聊天应用，并展示如何将其集成到 ASP.NET Core 应用程序中。
3.1 创建 ASP.NET Core 项目
首先，我们需要创建一个 ASP.NET Core 项目。在 Visual Studio 中创建一个新的 ASP.NET Core Web 应用，选择 "Web 应用" 模板，并确保选择 .NET 6 或更高版本。
3.2 安装 SignalR NuGet 包
SignalR 是一个 NuGet 包，我们需要将其安装到我们的项目中。打开 NuGet 包管理器控制台，执行以下命令：
Install-Package Microsoft.AspNetCore.SignalR3.3 配置 SignalR
在 Startup.cs 文件中，我们需要将 SignalR 添加到应用的服务和中间件中。
public class Startup
{
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddSignalR();
services.AddControllersWithViews();
}
public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
if (env.IsDevelopment())
{
app.UseDeveloperExceptionPage();
}
else
{
app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
app.UseHsts();
}
app.UseHttpsRedirection();
app.UseStaticFiles();
app.UseRouting();
app.UseEndpoints(endpoints =>
{
endpoints.MapControllerRoute(
name: "default",
pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
endpoints.MapHub<ChatHub>("/chatHub");
});
}
}在上述代码中，我们将 ChatHub 映射到 /chatHub 路由，这样客户端就可以通过该 URL 连接到 SignalR 中心。
3.4 创建 SignalR Hub
SignalR Hub 是服务器和客户端之间通信的桥梁。在 Hubs 文件夹中创建一个名为 ChatHub.cs 的类，代码如下：
using Microsoft.AspNetCore.SignalR;
public class ChatHub : Hub
{
public async Task SendMessage(string user, string message)
{
await Clients.All.SendAsync("ReceiveMessage", user, message);
}
}在这个 Hub 类中，SendMessage 方法用于向所有客户端发送消息。
3.5 创建客户端
在 wwwroot/js 文件夹中创建一个 chat.js 文件，代码如下：
const connection = new signalR.HubConnectionBuilder()
.withUrl("/chatHub")
.build();
connection.on("ReceiveMessage", function(user, message) {
const msg = user + " says " + message;
const li = document.createElement("li");
document.getElementById("messagesList").appendChild(li);
li.textContent = msg;
});
document.getElementById("sendButton").addEventListener("click", function(event) {
const user = document.getElementById("userInput").value;
const message = document.getElementById("messageInput").value;
connection.invoke("SendMessage", user, message).catch(function(err) {
return console.error(err.toString());
});
event.preventDefault();
});
connection.start().catch(function(err) {
return console.error(err.toString());
});该客户端脚本会连接到 SignalR Hub 并接收服务器发送的消息。
4. 集成 Azure Active Directory 进行身份验证
要保护 SignalR 实时通信，我们需要确保只有经过身份验证的用户可以访问通信频道。Azure AD 提供了 OAuth 2.0 和 OpenID Connect 协议来进行身份验证。我们将通过 Azure AD 实现应用程序的身份验证，并确保 SignalR 连接是安全的。
4.1 配置 Azure AD
首先，登录到 Azure 门户并创建一个新的 Azure AD 租户。然后，在 Azure AD 中注册你的应用程序，并获取应用程序的 Client ID 和 Tenant ID。这两个值将在后续的身份验证配置中使用。
4.2 安装 Azure AD NuGet 包
我们需要安装用于集成 Azure AD 的 NuGet 包。打开 NuGet 包管理器控制台，执行以下命令：
Install-Package Microsoft.Identity.Web
Install-Package Microsoft.Identity.Web.MicrosoftGraph4.3 配置身份验证
在 Startup.cs 中，我们需要配置 Azure AD 身份验证。使用 Microsoft.Identity.Web 包可以简化这一过程。修改 ConfigureServices 方法如下：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddAuthentication(JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme)
.AddMicrosoftIdentityWebApi(options =>
{
options.ClientId = Configuration["AzureAd:ClientId"];
options.TenantId = Configuration["AzureAd:TenantId"];
options.ClientSecret = Configuration["AzureAd:ClientSecret"];
});
services.AddSignalR();
services.AddControllersWithViews();
}在 appsettings.json 文件中添加 Azure AD 配置信息：
{
"AzureAd": {
"ClientId": "your-client-id",
"TenantId": "your-tenant-id",
"ClientSecret": "your-client-secret"
}
}4.4 在 SignalR Hub 中验证身份
在 SignalR Hub 中，我们需要确保只有经过身份验证的用户才能连接。可以通过 [Authorize] 特性来限制访问：
using Microsoft.AspNetCore.SignalR;
using Microsoft.AspNetCore.Authorization;
[Authorize]
public class ChatHub : Hub
{
public async Task SendMessage(string user, string message)
{
await Clients.All.SendAsync("ReceiveMessage", user, message);
}
}通过上述配置，我们确保了只有成功通过 Azure AD 身份验证的用户才能访问 ChatHub。
5. 总结
本篇文章介绍了如何使用 SignalR 和 Azure Active Directory 构建和保护实时通信应用。SignalR 提供了高效的实时通信能力，而 Azure AD 则为应用程序提供了强大的身份验证和授权功能。通过将这两者结合，我们可以实现既具备实时交互功能又能确保安全性的现代化应用程序。
随着实时通信和身份管理需求的增加，SignalR 和 Azure AD 的组合将成为构建安全且高效应用的重要解决方案。
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