JWT认证机制

Posted 2023-04-28

参考技术A JWT认证机制
session不可跨域，用户信息保存在服务器端；
JWT可以跨域，用户信息保存在浏览器；

JWT工作原理
1、客户端通过浏览器输入密码用户名发起登陆请求；
2、服务器验证后，对用户信息通过加密后生成token字符串响应给客户端（服务器不保留token字符串）；
3、将加密后token字符串存储到local storage;
4、客户端再次发起请求时，会把token字符串发送给服务器端；
5、服务器端收到token字符串后，会还原成客户用户信息开始验证，验证成功后会根据当前用户生成特定的响应内容；

安装JWT相关的包
1、jsonwebtoken：用于生成JWT字符串；
2、express-jwt：用于将JWT字符串还原为JSON对象；

3、导入jsonwebtoken express-jwt 模块

4、定义secret密钥，对JWT字符串进行加密；

5、在登录成功之后，调用 jwt.sign() 方法生成 JWT 字符串。并通过 token 属性发送给客户端

6、注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件；

6、使用 req.user 获取用户信息，并使用 data 属性将用户信息发送给客户端

9、错误中间件

Django JWT登录认证机制

目录

• Django REST framework JWT
• JWT的构成
• header
• payload
• signature
• 安装配置JWT
• 手动生成jwt（暂时用不到）
• 后端实现登陆认证接口

Django REST framework JWT

在用户注册或登录后，我们想记录用户的登录状态，或者为用户创建身份认证的凭证。我们不再使用Session认证机制，而使用Json Web Token认证机制。

很多公司开发的一些移动端可能不支持cookie，并且我们通过cookie和session做接口登录认证的话，效率其实并不是很高，我们的接口可能提供给多个客户端，session数据保存在服务端，那么就需要每次都调用session数据进行验证，比较耗时，所以引入了token认证的概念，我们也可以通过token来完成，我们来看看jwt是怎么玩的。

Json web token (JWT), 是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开放标准（(RFC 7519).该token被设计为紧凑且安全的，特别适用于分布式站点的单点登录（SSO）场景。JWT的声明一般被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取资源，也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息，该token也可直接被用于认证，也可被加密。

看图

JWT的构成

JWT就一段字符串，由三段信息构成的，将这三段信息文本用.链接一起就构成了Jwt字符串。就像这样:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

第一部分我们称它为头部（header),第二部分我们称其为载荷（payload, 类似于飞机上承载的物品)，第三部分是签证（signature).

header

jwt的头部承载两部分信息：

• 声明类型，这里是jwt
• 声明加密的算法 通常直接使用 HMAC SHA256

完整的头部就像下面这样的JSON：

{
  ‘typ‘: ‘JWT‘,
  ‘alg‘: ‘HS256‘
}

然后将头部进行base64.b64encode()加密（该加密是可以对称解密的),构成了第一部分.

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

python中base64加密解密

import base64
str1 = ‘admin‘
str2 = str1.encode()
b1 = base64.b64encode(str2) #数据越多，加密后的字符串越长
b2 = base64.b64decode(b1) #admin
各个语言中都有base64加密解密的功能，所以我们jwt为了安全，需要配合第三段加密

payload

载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息可以存放下面三个部分信息。

• 标准中注册的声明
• 公共的声明
• 私有的声明

标准中注册的声明 (建议但不强制使用) ：

• iss: jwt签发者

• sub: jwt所面向的用户

• aud: 接收jwt的一方

• exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间

• nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.

• iat: jwt的签发时间

• jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。

  以上是JWT 规定的7个官方字段，供选用

公共的声明 ： 公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息.但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密.

私有的声明 ： 私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。

定义一个payload，json格式的数据:

{
  "sub": "1234567890",
  "exp": "3422335555", #时间戳形式
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

然后将其进行base64.b64encode() 加密，得到JWT的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

signature

JWT的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

• header (base64后的)
• payload (base64后的)
• secret密钥

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分。

// javascript
var encodedString = base64UrlEncode(header) + ‘.‘ + base64UrlEncode(payload);

var signature = HMACSHA256(encodedString, ‘secret‘); // TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

jwt的优点：
1. 实现分布式的单点登陆非常方便
2. 数据实际保存在客户端，所以我们可以分担都武器的存储压力
3. JWT不仅可用于认证，还可用于信息交换。善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数，jwt的构成非常简单，字节占用很小，所以它是非常便于传输的。

jwt的缺点：
1. 数据保存在了客户端，我们服务端只认jwt，不识别客户端。
2. jwt可以设置过期时间，但是因为数据保存在了客户端，所以对于过期时间不好调整。

认证流程图

关于签发和核验JWT，我们可以使用Django REST framework JWT扩展来完成。

文档网站http://getblimp.github.io/django-rest-framework-jwt/

安装配置JWT

安装

pip install djangorestframework-jwt -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

配置(github网址：https://github.com/jpadilla/django-rest-framework-jwt)

REST_FRAMEWORK = {
    ‘DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES‘: (
        ‘rest_framework_jwt.authentication.JSONWebTokenAuthentication‘,
        ‘rest_framework.authentication.SessionAuthentication‘,
        ‘rest_framework.authentication.BasicAuthentication‘,
    ),
}
import datetime
JWT_AUTH = {
    ‘JWT_EXPIRATION_DELTA‘: datetime.timedelta(days=1), 
}

• JWT_EXPIRATION_DELTA 指明token的有效期

我们django创建项目的时候，在settings配置文件中直接就给生成了一个serect_key，我们直接可以使用它作为我们jwt的serect_key,其实djangorestframework-jwt默认配置中就使用的它。

手动生成jwt（暂时用不到）

Django REST framework JWT 扩展的说明文档中提供了手动签发JWT的方法

from rest_framework_jwt.settings import api_settings

jwt_payload_handler = api_settings.JWT_PAYLOAD_HANDLER
jwt_encode_handler = api_settings.JWT_ENCODE_HANDLER

payload = jwt_payload_handler(user)
token = jwt_encode_handler(payload)

在用户注册或登录成功后，在序列化器中返回用户信息以后同时返回token即可。

后端实现登陆认证接口

Django REST framework JWT提供了登录获取token的视图，可以直接使用

在子应用路由urls.py中

from rest_framework_jwt.views import obtain_jwt_token

urlpatterns = [
    path(r‘login/‘, obtain_jwt_token),
]

在主路由中，引入当前子应用的路由文件

urlpatterns = [
		...
    path(‘user/‘, include("users.urls")),
    # include 的值必须是 模块名.urls 格式,字符串中间只能出现一个圆点
]

接下来，我们可以通过postman来测试下功能，但是jwt是通过username和password来进行登录认证处理的，所以我们要给真实数据，jwt会去我们配置的user表中去查询用户数据的。