jwt原理剖析
JWT（JSON-Web-Token），是一种开发的行业标准RFC 7519 ，用于安全的表示双方之间的声明。目前，jwt广泛应用在系统的用户认证方面，特别是现在前后端分离项目。
1. jwt认证流程
在项目开发中，一般会按照上图所示的过程进行认证，即：用户登录成功之后，服务端给用户浏览器返回一个token，以后用户浏览器要携带token再去向服务端发送请求，服务端校验token的合法性，合法则给用户看数据，否则返回一些错误信息。
传统token方式和jwt在认证方面有什么差异？
传统token
用户登录成功后，服务端生成一个随机token给用户，并且在服务端(数据库或缓存)中保存一份token，以后用户再来访问时需携带token，服务端接收到token之后，去数据库或缓存中进行校验token的是否超时、是否合法。
jwt
用户登录成功后，服务端通过jwt生成一个随机token给用户（服务端无需保留token），以后用户再来访问时需携带token，服务端接收到token之后，通过jwt对token进行校验是否超时、是否合法。
2. 创建token
2.1 原理
jwt的生成token格式如下，即：由 . 连接的三段字符串组成。
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c生成规则如下：
第一段HEADER部分，固定包含算法和token类型，对此json进行base64url加密，这就是token的第一段。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}第二段PAYLOAD部分，包含一些数据，对此json进行base64url加密，这就是token的第二段。
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"iat": 1516239022
...
}第三段SIGNATURE部分，把前两段的base密文通过
.拼接起来，然后对其进行HS256加密，再然后对hs256密文进行base64url加密，最终得到token的第三段。
base64url(
HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),
your-256-bit-secret (秘钥加盐)
)
)最后将三段字符串通过 .拼接起来就生成了jwt的token。
注意：base64url加密是先做base64加密，然后再将 - 替代 + 及 _ 替代 / 。
2.2 代码实现
基于Python的pyjwt模块创建jwt的token。
安装
pip3 install pyjwt构建token
import jwt
import datetime
# 随机字符串作为算法加密盐
SALT = XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
def create_token():
# 构建headers
headers = {
'typ': 'jwt',
'alg': 'HS256'
}
# 构建载荷
payload = {
'user_id': 1, # 自定义用户ID
'username': 'xinchen.luan', # 自定义用户名
'exp': datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(minutes=60) # token有效期
}
# 构建token
token = jwt.encode(payload=payload, key=SALT, algorithm='HS256', headers=headers)
return token3. 校验token
一般在认证成功后，把jwt生成的token返回给用户，以后用户再次访问时候需要携带token，此时jwt需要对token进行超时及合法性校验。
获取token之后，会按照以下步骤进行校验：
将token分割成
header_segment、payload_segment、crypto_segment三部分对第一部分
header_segment进行base64url解密，得到header对第二部分
payload_segment进行base64url解密，得到payload对第三部分
crypto_segment进行base64url解密，得到signature对第三部分
signature部分数据进行合法性校验拼接前两段密文，即：
signing_input从第一段明文中获取加密算法，默认：
HS256使用 算法+盐 对
signing_input进行加密，将得到的结果和signature密文进行比较。
示例代码：
import jwt
import datetime
from jwt import exceptions
SALT = XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
def get_payload(token):
"""
根据token获取payload
:param token: jwt
:return:
"""
try:
# 从token中获取payload【不校验合法性】
# unverified_payload = jwt.decode(token, None, False)
# print(unverified_payload)
# 从token中获取payload【校验合法性】
verified_payload = jwt.decode(token, SALT, True)
return verified_payload
# 捕获有效期失效错误
except exceptions.ExpiredSignatureError:
print('token已失效')
# 解密校验失败
except jwt.DecodeError:
print('token认证失败')
# 合法性校验失败
except jwt.InvalidTokenError:
print('非法token')
if __name__ == '__main__':
token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE1NzM1NTU1NzksInVzZXJuYW1lIjoid3VwZWlxaSIsInVzZXJfaWQiOjF9.xj-7qSts6Yg5Ui55-aUOHJS4KSaeLq5weXMui2IIEJU"
payload = get_payload(token)4. DRF+JWT实践案例
在用户登录成功之后，生成token并返回，用户再次来访问时需携带token。
此示例在drf的认证组件中对token进行校验，支持用户通过Authorization请求头传递token。
首先，编写一个工具类给login视图用来创建token
from django.conf import settings
import jwt
import datetime
def create_token(payload, timeout=1):
"""
创建JsonWebToken
:param payload: jwt明文载荷，一般传入id、username字典，切勿传入涉密信息
:param timeout: jwt有效期，单位分钟
:return: 完整Token
"""
salt = settings.SECRET_KEY
headers = {
'typ': 'jwt',
'alg': 'HS256'
}
payload['exp'] = datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(minutes=timeout)
token = jwt.encode(payload=payload, key=salt, algorithm='HS256', headers=headers)
return token然后编写JWT请求头认证组件
from rest_framework.authentication import BaseAuthentication
from rest_framework.exceptions import AuthenticationFailed
import jwt
from jwt import exceptions
from django.conf import settings
from django.contrib.auth import get_user_model
from api.extensions import return_code
User = get_user_model()
class JwtHeadersAuthentication(BaseAuthentication):
def authenticate(self, request):
"""
自定义JWT请求头认证方法
:param request:
:return: (request.user,request.auth)
"""
# 获取请求头认证信息
http_authorization = request.META.get('HTTP_AUTHORIZATION')
salt = settings.SECRET_KEY
# 请求头不含认证信息，抛出请求异常
if not http_authorization:
raise AuthenticationFailed({'code': return_code.INVALID_REQUEST, 'error': '非法请求'})
# 拆分Bearer和Token主体
method, token = http_authorization.split(' ')
try:
# Token解密
payload = jwt.decode(jwt=token, key=salt, algorithms="HS256")
except exceptions.ExpiredSignatureError:
# Token过期
raise AuthenticationFailed({'code': return_code.EXPIRED_TOKEN, 'error': "Token已失效"})
except jwt.DecodeError:
# Token解密失败
raise AuthenticationFailed({'code': return_code.DECODE_FAILED_TOKEN, 'error': "Token不存在"})
except jwt.InvalidTokenError:
# JWT格式错误
raise AuthenticationFailed({'code': return_code.INVALID_TOKEN, 'error': "非法Token"})
# 根据payload用户信息获取User对象
user_obj = User.objects.filter(id=payload['id']).first()
return (user_obj, token)
def authenticate_header(self, request):
return 'Bearer Token'在login视图中调用jwt工具类
from api.utils.jwt_auth import create_token
class LoginViewSet(CreateModelMixin, viewsets.GenericViewSet):
queryset = User.objects.all()
authentication_classes = []
serializer_class = LoginSerializer
def create(self, request, *args, **kwargs):
serializer = self.get_serializer(data=request.data)
# serializer.is_valid(raise_exception=True)
if not serializer.is_valid():
return Response({'code': return_code.USR_NOT_FOUND, 'error': serializer.errors})
username, password = serializer.validated_data.values()
user_obj = auth.authenticate(request, username=username, password=password)
if not user_obj:
return Response({'code': return_code.AUTH_FAILED, 'error': '认证失败,请检查账号密码是否正确。'})
auth.login(request, user_obj)
# 创建token，传入userid和username作为载荷，设置token有效期1天
token = create_token(payload={'id': user_obj.id, 'name': user_obj.username}, timeout=60 * 24)
return Response(
{'code': return_code.SUCCESS, 'results': {'id': user_obj.id, 'name': user_obj.display_name, 'token': token}})在DRF settings中应用JWT认证组件
REST_FRAMEWORK = {
.....
# 认证类
'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': ('api.extensions.authentication.JwtHeadersAuthentication',)
}查看效果
未携带token时，拒绝请求
登录获取token
携带token，成功获取数据
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