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ASP.NET構架與安全機制之Http請求處理

編輯:.NET實例教程
 導讀

  在寫本系列文章的過程中,我遇到了很大的困惑:在我准備講述問題A的時候,我發現需要先解釋問題B;當我考慮如何講解問題B的時候,又發現如果對問題C不夠清楚,很難較好地理解問題B。好吧,事已至此,我決定從問題C開始著手。不幸的是… 我已經跑題了。

  本系列文章原計劃分成十個部分講述Asp.Net構架、安全機制 和 Provider模型,然而在寫作的過程中,我發現由於涉及的知識面太廣,Provider 模型在本系列文章中的地位已經大大降低了。與此同時,我認識到想用十個Part講述清楚ASP.Net的構架與安全機制是不可能的,但我仍會嘗試用最少的文字講述最多的內容。

  閱讀的過程中,你可能會覺得文中有的內容看上去與正在討論的內容關系不大,這時候請你耐心地讀下去,它往往是你理解後面問題的關鍵。

  在開始閱讀這一系列文章之前,請注意以下幾點:

  ·本系列文章文會詳細講述 Form驗證,粗略講述Windows驗證,不講述 Passport驗證。

  ·有時候我會采用自頂向下的方式講述,另一些時候我會采用自底向上的方式講述,這一切視需要而定。

  ·盡管我很不願意在段落之中插入過多的灰色說明文字,但是很多地方不如此很難講述清楚,我會在所有Part全部發布完後對本系列文章進行修訂。

  ·我們經常提到或者聽到三層式開發,也不斷在網上搜尋三層式開發的源碼來研究。實際上,等你了解了Provider模型後,就會發現最近的三層構架其實就在身邊。希望能認真學習Provider模型並思考其實用價值。

  ·文章中的插圖是在 IIS 6.0 和 Windows Server2003 下截取的,如果與 IIS 5.0的區別大到足以產生誤導,請反饋給我。

  ·由於本系列文章涉及的知識點比較多,而我又采用寫一個Part發布一個的方式。所以,很可能寫Part.4時候才發現Part.3很多地方沒有講清楚,這時候我會停下來重新修改Part.3;我也可能在寫Part.5的時候發現Part.1的一些內容挪到Part.2更合適。 請原諒我在做這些改動的時候不再另行通知。

  這將是一次漫長的旅途,如果你現在已經整裝待發,那我們就上路吧!

  引言

  我查閱過不少Asp.Net的書籍,發現大多數作者都是站在一個比較高的層次上講解ASP.Net。他們耐心、細致地告訴你如何一步步拖放控件、設置控件屬性、編寫CodeBehind代碼,以實現某個特定的功能。

  這種做法,實際上是回答了“如何去做”的問題,卻沒有回答“為什麼可以這樣做”的問題。

  盡管我很推崇 悉江華 先生的《聖殿祭祀的ASP.Net開發詳解》一書,但當我翻看了一下其對角色(Role) 和 用戶(Member)的講解時,我決定跳過去直接讀後面的章節。因為我發現他也隨了大流,對這部分的講解停留在“如何去做”的層面上。我相信像悉先生 這樣的牛人是不可能不了解底層運作原理的,僅僅是因為那本書原本就已經很厚了吧。

  當你按“如何去做”所講解的內容去開發程序的時候,對於你的用戶,你仍是一名程序員;但對於實現了MembershipProvider 和 RoleProvider 抽象類的微軟開發人員來說,你已經成了他們的一個用戶。

  NOTE:我既不反對一些作者只講解“如何去做”,也不反對你只學“如何去做”,這樣也有它的好處,就是可以快速開發。我只是建議多掌握一點底層知識,對一些問題會有更好的理解。

  希望通過這一系列文章的講解,可以讓你更好的理解ASP.Net的安全機制和身份驗證及權限管理的底層運作原理。

  Http請求處理流程概述

  思考“為什麼在地址欄輸入www.tracefact.net就可以看到張子陽的個人空間?”,類似於思考“為什麼蘋果是往地上掉不是往天上飄?”。對於普通訪問者來說,這就像每天太陽東邊升起西邊落下一樣是理所當然的;對於很多程序員來說,認為這個與己無關,不過是系統管理員或者網管員的責任。畢竟,IIS是 Windows 的一個組件,又不是 ASP.Net 的一個組成部分。而實際上,從你輕拍回車到頁面呈現在你眼前的十分之一秒內,IIS和.Net Framework已經做了大量的幕後工作。

  你可能覺得了解這些幕後工作是如何運作的無關緊要,作為程序員的你只要保證開發出的程序可以高效地運行就可以了。然而,在開發過程中,你卻發現常常需要使用諸如 HttpContext 這樣的類。這個時候,你可曾思考過這些類的構成和類的實體是如何創建的?你可能簡單地回答:HttpContext代表當前請求的一個上下文環境。可你又知道IIS 、Framework、Asp.Net 是如何協同工作處理每個Http請求、如何區分不同的請求、IIS、Framework、ASP.Net三者之間的數據如何流動麼?

  回答上面這些問題,首先需要了解IIS是如何處理頁面請求的,這也是理解 Form驗證模式和Windows 驗證模式 的基礎。

  Http請求剛剛到達服務器的時候

  當服務器接收到一個 Http請求的時候,IIS 首先需要決定如何去處理這個請求(NOTE:服務器處理一個.htm頁面和一個.ASPx頁面肯定是不一樣的麼)。那IIS依據什麼去處理呢?―― 根據文件的後綴名。

  服務器獲取所請求的頁面(NOTE:也可以是文件,比如 jimmy.jpg)的後綴名以後,接下來會在服務器端尋找可以處理這類後綴名的應用程序,如果IIS找不到可以處理此類文件的應用程序,並且這個文件也沒有受到服務器端的保護(NOTE:一個受保護的例子就是 App_Code中的文件,一個不受保護的例子就是你的JS腳本),那麼IIS將直接把這個文件返還給客戶端。

  能夠處理各種後綴名的應用程序,通常被稱為 ISAPI 應用程序(NOTE:Internet Server Application Programe Interface,互聯網服務器應用程序接口)。雖然這 ISAPI 聽上去還挺氣派,也算是“應用程序”呢,但仔細看看它的全稱就明白了:它實際上只是一個接口,起到一個代理的作用,它的主要工作是映射所請求的頁面(文件) 和與此後綴名相對應的實際的處理程序。

  讓我們更進一步地看一下 ISAPI ,看看它到底是什麼樣子,請按下面的步驟進行:

  1. 打開IIS。

  2. 選擇隨意一個站點,鼠標右鍵,“屬性”。

  3. 選擇“主目錄”選項卡。

  4. 選擇“配置”。

  你應該會看到如下的畫面:

  圖1. 應用程序配置

  

  很清楚地就可以看到,所有IIS所能處理,或者叫 ISAPI 所提供代理服務的 文件類型 及其相對應的實際的後台處理程序都在這裡清楚地列出來了。

  我們找到 .ASPx 的應用處理程序,然後點“編輯”,會出現下面的畫面:

  圖2. 編輯.ASPx文件的處理程序

  

  一路看到這裡,可以看出,所有的.aspx文件實際上都是由 aspnet_isapi.dll 這個程序來處理的,當IIS把對於.aspx頁面的請求提交給了ASPnet_isapi.dll以後,它就不再關心這個請求隨後是如何處理的了。

  這裡需要注意兩點:

  1、當你修改“限制為”後,可以限制頁面(文件)只能以某種特定方式訪問。

  2、“確認文件是否存在”是實現 URL 地址映射的關鍵選項,我以後會專門講述。

  理解宿主環境(Hosting)

  從本質上講,Asp.Net 主要是由一系列的類組成,這些類的主要目的就是將Http請求轉變為對客戶端的響應。HttpRuntime類是Asp.Net的一個主要入口,它有一個稱作 ProcessRequest 的方法,這個方法以一個 HttpWorkerRequest 類作為參數。HttpRuntime 類幾乎包含著關於單個 Http請求的所有信息:所請求的文件、服務器端變量、QueryString、Http 頭信息 等等。ASP.Net 使用這些信息來加載、運行正確的文件,並且將這個請求轉換到輸出流中,一般來說,也就是Html頁面。

  NOTE:二般來說,也可以是張圖片。

  當 Web.config文件的內容發生改變 或者 .ASPx文件發生變動的時候,為了能夠卸載運行在同一個進程中的應用程序(NOTE:卸載也是為了重新加載),Http請求被分放在相互隔離的應用程序域中。

  NOTE:可能你以前就聽過應用程序域,但是不了解怎麼回事,應用程序域就是 AppDomain。

  對於IIS來說,它依賴一個叫做 HTTP.SYS 的內置驅動程序來監聽來自外部的 HTTP請求。在操作系統啟動的時候,IIS首先在HTTP.SYS中注冊自己的虛擬路徑。

  NOTE:實際上相當於告訴HTTP.SYS哪些URL是可以訪問的,哪些是不可以訪問的。舉個簡單的例子:為什麼你訪問不存在的文件會出現 404 錯誤呢?就是在這一步確定的。

  如果請求的是一個可訪問的URL,HTTP.SYS會將這個請求交給 IIS 工作者進程。

  NOTE:IIS6.0中叫做 w3wq.exe,IIS5.0中叫做 ASPnet_wp.exe。

  每個工作者進程都有一個身份標識 以及 一系列的可選性能參數。

  NOTE:可選性能參數,是指諸如 回收機制的設置、超時時間設置 等等。

  接下來進行的事情就是上一章節講述的 ISAPI 了。

  NOTE:這部分的內容相關性比較強,為了讓大家好理解,我最後還是決定把 ISAPI 放到前面了,可能全系列完成的時候會再調整吧。

  除了映射文件與其對應的處理程序以外,ISAPI 還需要做一些其他的工作:

  1. 從HTTP.SYS中獲取當前的Httq請求信息,並且將這些信息保存到 HttpWorkerRequest 類中。

  2. 在相互隔離的應用程序域AppDomain中加載HttpRuntime。

  3. 調用 HttpRuntime的ProcessRequest方法。

  接下來才是程序員通常編寫的代碼所完成的工作了,然後,IIS 接收返回的數據流,並重新返還給 HTTP.SYS,最後,HTTP.SYS 再將這些數據返回給客戶端浏覽器。

  OK,現在你看到張子陽的空間主頁了。

  圖3.ASP.Net 的宿主環境

  

  理解管道(Pipeline)

  在前面兩章中,我們在一個相對比較低的層次上討論了從發出Http請求到看到浏覽器輸出這轉瞬即逝的十分之一秒內IIS和 Framework 所做的事情。但是我們忽略了一個細節:程序員編寫的代碼是如何在這一過程中銜接的,本章我們就來看看這個問題。

  當Http請求進入 ASP.Net Runtime以後,它的管道由托管模塊(NOTE:Managed Modules)和處理器(NOTE:Handlers,這可不是CPU)組成,並且由管道來處理這個 Http請求。

  圖4. 理解 Http 管道

  

  我們按編號來看一下這幅圖中的數據是如何流動的。

  1. HttpRuntime將Http請求轉交給 HttpApplication,HttpApplication代表著程序員創建的Web應用程序。HttpApplication創建針對此Http請求的 HttpContext對象,這些對象包含了關於此請求的諸多其他對象,主要是HttpRequest、HttpResponse、HttpSessionState等。這些對象在程序中可以通過Page類或者Context類進行訪問。

  2. 接下來Http請求通過一些Module,這些Module可以做一些執行某個實際工作前的事情。

  3. 在這一步,執行實際的一些操作,通常也就是.ASPx頁面所完成的業務邏輯。

  4. Http請求再一次回到Module,此時Module可以做一些某個工作已經完成了之後的事情。

  NOTE:注意我用紅色標識的字,然後回想一下:Asp.Net 中是不是有眾多的 Inserting 、Inserted 之類成對的事件?其實,這裡講述的就是為什麼ASP.Net可以將一個Insert操作分成前後兩部分,然後再分別進行事件攔截的幕後原理。

  總結

  本文是《ASP.Net構架與安全機制》系列文章的第一篇。

  我首先概要介紹了這系列文章將要為大家講述的主題。然後,我提出了部分程序員存在的一個問題:在一個比較高的層次上學習和使用ASP.Net。

  隨後,我以一個訪問我個人空間首頁的例子,引出了本文主要講述的三個內容:

  1. Http請求剛剛到達時IIS時,IIS 所做的工作。

  2. Http請求的宿主環境。

  3. Http管道。

  希望這篇文章能給你帶來幫助。

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