Python Web开发：session|token 验证客户端请求

Posted 2022-08-24 是Dream呀

前面我们已经根据接口文档，编写代码， 对前端发来的 Customer API请求进行处理了。
并且我们也编写了 用户登录处理的代码。不知道大家有没有发现一个问题？
前端发来的 Customer API 请求， 我们后端代码就直接处理了， 并没有验证 这个请求是不是已经登录的管理员发出的。
如果是这样，客户端可以不需要登录，直接访问 登录后的主页， 我们编写的登录处理代码又 有什么用呢？
这就 需要我们在 处理 Customer API 请求前， 判断发出该请求的用户是否登录了。

对于请求消息的合法性验证， 通常有两种方案： session 和 token

一、session方案

session 就是 会话 的意思。session 方案 的原理如下：
服务端在数据库中保存一张session表。 这张表记录了一次用户登录的相关信息。
具体记录什么信息， 不同的系统各有差异， 通常 会记录 该用户的 ID 、姓名 、登录名 之类的。

1.1 session id

Django 中 该表 名字就叫 django_session, 如下所示。

大家可以发现session id （表中的session key）通常就是 一串字符串 用来标记一个session的。 而session对应的数据在这里是加密的。
通过这张表，服务端 可以根据 session号（通常叫session ID） 查到 session 的信息数据。
作用：
1.在用户登录成功后， 服务端就在数据库session表中 中创建一条记录，记录这次会话。
也就是创建一个新的 sessionid 插入到 该表中。
同时也 放入一些 该session对应的数据到 记录的数据字段中，比如登录用户 的 信息。
然后在该登录请求的HTTP响应消息中， 的头字段 Set-Cookie 里填入 sessionid 数据。
类似这样

根据http协议， 这个Set-Cookie字段的意思就是 要求前端将其中的数据存入 cookie中。 并且随后访问该服务端的时候， 在HTTP请求消息中必须带上 这些 cookie数据。
cookie 通常就是存储在客户端浏览器的一些数据。 服务端可以通过http响应消息 要求 浏览器存储 一些数据。
以后每次访问 同一个网站服务， 必须在HTTP请求中再带上 这些cookie里面的数据。
cookie数据由多个 键值对组成， 比如：

2.该用户的后续操作，触发的HTTP请求， 都会在请求头的Cookie字段带上前面说的sessionid 。
如下所示：

服务端接受到该请求后，只需要到session表中查看是否有该 sessionid 对应的记录，这样就可以判断这个请求是否是前面已经登录的用户发出的。
如果不是，就可以拒绝服务，重定向http请求到登录页面让用户登录。

1.2 实际操作

首先我们启动服务器：

然后输入我们的网址：http://127.0.0.1:8080/mgr/sign.html，进入登录页面：

二、token机制

使用session机制验证用户请求的合法性 的主要缺点有两个：

1. 性能问题
   因为，验证请求是根据sessionid 到数据库中查找session表的，而数据库操作是服务端常见的性能瓶颈，尤其是当用户量比较大的时候。
2. 扩展性问题
   当系统用户特别多的时候，后端处理请求的服务端通常由多个，部署在多个节点上。 但是多个节点都要访问session表，这样就要求数据库服务能够被多个节点访问，不方便切分数据库以提高性能。

最近比较流行的一种token机制可以比较好的解决这些问题。

token 简单来说，就是包含了 数据信息 和 校验信息的 数据包。

Session 机制是把 数据信息（比如session表）放到 服务端，服务端数据是客户无法篡改的，从而保证验证的 可靠性。

而 token机制 数据信息 直接传给 客户端，客户每次请求再携带过来给服务端。服务端无需查找数据库，直接根据token里面的数据信息进行校验。

那么问题来了：客户数据直接发送给客户端，如果 客户端篡改了数据， 比如把自己改为 vip用户怎么办？ 服务端怎么验证数据有没有被客户端篡改（术语叫完整性验证）呢？
token 机制的原理如下：
1. 服务端配置一个密钥（secret key），该密钥是服务端私密保存的，不能外泄

2. 在用户登录成功后， 服务端将 用户的信息数据 + 密钥 一起进行一个哈希计算， 得到一个哈希值。
注意：哈希算法保证了， 哈希值只能根据 同样的 源数据得到。如果谁修改了用户信息， 除非他知道密钥，再次使用哈希算法才能得到 正确的新的 哈希值。所以这个哈希值，就是用来校验数据是否被修改的.

然后将 用户数据信息 和 哈希值 一起 做成一个字节串 ，这个字节串就称之为 token 。
大家可以发现 token 里面 包含了用户数据信息 和 用于校验完整性的哈希值。
然后，服务端返回给客户的HTTP响应中 返回了这个token。 通常token是放在HTTP响应的头部中的。 具体哪个头部字段没有规定，开发者可以自行定义。

3. 该用户的后续操作，触发的HTTP API请求， 会在请求消息里面 带上 token 。
具体在请求消息的什么地方 存放 token， 由开发者自己定义，通常也存放在http 请求 的头部中。

服务端接收到请求后，会根据 数据信息 和 密钥 使用哈希算法再次 生成 哈希值。

• 如果客户修改了数据信息， 因为他不知道密钥，没法得到正确的新的哈希值，那么 服务端根据 篡改后的数据+密钥 得到的新 哈希值一定和 保存在token中的老哈希值 不同。就知道数据被修改了。
• 如果客户没有修改数据，服务端 根据 原来的数据+密钥 得到的哈希值 和保存在token中原来的哈希值一致，就校验通过。

校验通过后，就确信了数据没有被修改，可以放心的使用token里面的数据 进行后续的业务逻辑处理了。

上述处理中，由于不需要服务端访问查找数据库，从而大大了提高了处理性能。

三、使用session验证客户端请求

Django 对session 的支持是 缺省就有的，下面我们来看看如何加入对API请求的合法性验证。大家是否注意到，前面我们处理登录的函数中 有如下箭头所指的 一行代码：

这行代码的作用 就是在登录认证后，将 用户类型保存到session数据中， 也就是存入前面数据库的那张图的 会话数据记录中。
Django 框架 会自动在 HTTP 响应消息头中 加入 类似下面的 sessionid cookie

后续的HTTP请求就会携带这个session id，
我们处理 URL 以 /api/mgr 开头的 API 请求 代码里面， 需要 加上一个验证逻辑。
验证请求的cookie里面是否有sessionid，并且检查session表，看看是否存在session_key为该sessionid 的一条记录，该记录的数据字典里面是否 包含了 usertype 为 mgr 的 数据。
前面实现的代码中， 这些请求都是在dispatcher入口函数处理的，我们就只需在该dispatch中进行验证。
修改 mgr/customer.py 的dispatcher 函数：

在前面加上如下代码：

   # 根据session判断用户是否是登录的管理员用户
    if usertype not in request.session:
        return JsonResponse(
            ret: 302,
            msg: 未登录,
            redirect: /mgr/sign.html, 
            status=302)

    if request.session[usertype] != mgr :
        return JsonResponse(
            ret: 302,
            msg: 用户非mgr类型,
            redirect: /mgr/sign.html ,
            status=302)

注意request对象里面的session属性对应的就是 session记录里面的 数据。
该数据对象类似字典，所以检查是否有usertype类型为mgr的信息，就是这样写：

if request.session[usertype] != mgr