概述
如果各位不了解 JWT，不要紧张，它并不可怕。
JSON Web Token（JWT）是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。
让我们来假想一下一个场景。在A用户关注了B用户的时候，系统发邮件给B用户，并且附有一个链接“点此关注A用户”。链接的地址可以是这样的
https://www.xxxx.com/make-friend/?from_user=B&target_user=A
组成
一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部、载荷与签名。
载荷（Payload）
我们先将上面的添加好友的操作描述成一个JSON对象。其中添加了一些其他的信息，帮助今后收到这个JWT的服务器理解这个JWT。
{
"iss": "LiuzhichaoJWT",
"iat": int(time.time()),
"exp": expire_time,
"aud": "luffy",
"sub": "[email protected]",
"from_user": "B",
"target_user": "A"
}
这里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的。
-
iss: 该JWT的签发者 -
sub: 该JWT所面向的用户 -
aud: 接收该JWT的一方 -
exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳 -
iat(issued at): 在什么时候签发的
这些定义都可以在标准中找到。
将上面的JSON对象进行[base64编码]可以得到下面的字符串。这个字符串我们将它称作JWT的Payload（载荷）。
eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9
# 载荷
expire_time = int(time.time() + 10)
payload = {
"iss": "LiuzhichaoJWT",
"iat": int(time.time()),
"exp": expire_time,
"aud": "luffy",
"sub": "[email protected]",
"from_user": "B",
"target_user": "A"
}
json_payload = base64.urlsafe_b64encode(json.dumps(payload).encode("utf-8"))
print(json_payload)
头部（Header）
JWT还需要一个头部，头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。
{
"typ": "JWT",
"alg": "HS256"
}
在这里，我们说明了这是一个JWT，并且我们所用的签名算法（后面会提到）是HS256算法。
对它也要进行Base64编码，之后的字符串就成了JWT的Header（头部）。
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9
import json
import base64
headers = {
"typ": "JWT",
"alg": "HS256"
}
base64.urlsafe_b64encode(json.dumps(headers).encode("utf-8")).replace(b‘=‘, b‘‘)
签名（签名）
将上面的两个编码后的字符串都用句号 .连接在一起（头部在前），就形成了
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9
最后，我们将上面拼接完的字符串用HS256算法进行加密。在加密的时候，我们还需要提供一个密钥（secret）。如果我们用 `liuzhichao` 作为密钥的话，那么就可以得到我们加密后的内容
rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM
# 密钥
key = "liuzhichao"
string = b".".join([header_string, json_payload])
# 签名
sign = base64.urlsafe_b64encode(hmac.new(key.encode("utf-8"), string, hashlib.sha256).digest())
print(sign)
这一部分又叫做签名。
最后将这一部分签名也拼接在被签名的字符串后面，我们就得到了完整的JWT
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM
于是，我们就可以将邮件中的URL改成
https://www.xxx.com/make-friend/?jwt=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM
这样就可以安全地完成关注好友的操作了！
且慢，这里大家思考下有什么问题没有：
- 签名的目的是什么？
- Base64是一种编码，是可逆的，那么信息不就被暴露了吗？
签名的目的
最后一步签名的过程，实际上是对头部以及载荷内容进行签名。一般而言，加密算法对于不同的输入产生的输出总是不一样的。对于两个不同的输入，产生同样的输出的概率极其地小（有可能比我成世界首富的概率还小）。所以，我们就把“不一样的输入产生不一样的输出”当做必然事件来看待吧。
所以，如果有人对头部以及载荷的内容解码之后进行修改，再进行编码的话，那么新的头部和载荷的签名和之前的签名就将是不一样的。而且，如果不知道服务器加密的时候用的密钥的话，得出来的签名也一定会是不一样的。
服务器应用在接受到JWT后，会首先对头部和载荷的内容用同一算法再次签名。那么服务器应用是怎么知道我们用的是哪一种算法呢？别忘了，我们在JWT的头部中已经用 alg字段指明了我们的加密算法了。
如果服务器应用对头部和载荷再次以同样方法签名之后发现，自己计算出来的签名和接受到的签名不一样，那么就说明这个Token的内容被别人动过的，我们应该拒绝这个Token，返回一个HTTP 401 Unauthorized响应。
信息会暴露？
是的。
所以，在JWT中，不应该在载荷里面加入任何敏感的数据。在上面的例子中，我们传输的是用户的User ID。这个值实际上不是什么敏感内容，一般情况下被知道也是安全的。
但是像密码这样的内容就不能被放在JWT中了。如果将用户的密码放在了JWT中，那么怀有恶意的第三方通过Base64解码就能很快地知道你的密码了。
认证
import json
import hmac
import base64
import hashlib
# 获取到 `token`
token = token.encode(settings.DEFAULT_CHARSET)
signing_input, crypto_segment = token.rsplit(b‘.‘, 1)
header_segment, payload_segment = signing_input.split(b‘.‘, 1)
header_data = base64.urlsafe_b64decode(header_segment)
header = json.loads(header_data.decode(settings.DEFAULT_CHARSET))
payload = base64.urlsafe_b64decode(payload_segment)
signature = base64.urlsafe_b64decode(crypto_segment)
# return payload, signing_input, header, signature
alg = header.get(‘alg‘)
if not alg:
print("没有算法")
raise ValueError("alg is not null")
key = settings.SECRET_KEY.encode(encoding=settings.DEFAULT_CHARSET)
if hmac.compare_digest(signature, hmac.new(key, signing_input, hashlib.sha256).digest()):
print("验证通过")
print(payload)
else:
print("验证失败")
拓展
# 为什么进行签名校验？ ``` 签名算法共同的特点是整个过程是不可逆的， 在 jwt 中，消息体是透明的，使用签名可以保证消息不被篡改。 ``` # jwt 支持续签么？ ``` 不支持，一旦过期时间被修改，整个`jwt`串就变了 ```