drf的JWT认证

目录

• JWT认证（5星）
  • token发展史
  • 构成和工作原理
    • JWT的构成
      • header(头部)
      • payload(荷载)
      • signature(签证)
    • 补充base64编码解码
  • 本质原理
    • jwt认证算法：签发与校验
      • 签发：根据登录请求提交来的 账号 + 密码 + 设备信息 签发 token
      • 校验：根据客户端带token的请求 反解出 user 对象
  • drf项目的jwt认证开发流程（重点）
  • drf-jwt安装和简单使用(2星)
    • 安装
    • 简单使用
      • 签发
      • 认证
  • JWT使用auth表签发token，自定制返回格式（3星）
    • 配置setting.py
    • 自定制的py文件内
  • djangorestframework-jwt模块源码分析（2星）
    • 签发token
    • 认证
  • JWT使用自定义User表，手动签发token，自定义认证类(5星)
    • 签发token
    • 自定义认证类
  • 登陆逻辑写在序列化类里(以后这种常写)
• 多功能登陆
  • 普通版
  • 进阶版(逻辑写在序列化类)

JWT认证（5星）

token发展史

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（本质就是token）认证机制。

构成和工作原理

JWT的构成

JWT就是一段字符串，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荷载（payload, 类似于飞机上承载的物品)，第三部分是签证（signature).

header(头部)

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加密（该加密是可以对称解密的),构成了第一部分.

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

payload(荷载)

荷载就是存放类似用户信息，过期时间，签发时间...

{
    "userid": "1",
    "name": "John Doe",
    "exp": 1214356
}

然后将其进行base64加密，得到JWT的第二部分。

eyJ1c2VyaWQiOiAiMSIsICJuYW1lIjogIkpvaG4gRG9lIiwgImV4cCI6IDEyMTQzNTZ9

signature(签证)

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解密后加密算法加密后的)
• payload (base64解密后加密算法加密后的)
• secret(密钥=加盐)

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。

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.eyJ1c2VyaWQiOiAiMSIsICJuYW1lIjogIkpvaG4gRG9lIiwgImV4cCI6IDEyMTQzNTZ9.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。

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/

补充base64编码解码

import base64
import json

payload = {
    "userid": "1",
    "name": "John Doe",
    "exp": 1214356
}
json_payload = json.dumps(payload)
# 编码
res = base64.b64encode(json_payload.encode('utf8'))

print(res)
# 解码
res2 = json.loads(base64.b64decode(res))
print(res2)

# b'eyJ1c2VyaWQiOiAiMSIsICJuYW1lIjogIkpvaG4gRG9lIiwgImV4cCI6IDEyMTQzNTZ9'
# {'userid': '1', 'name': 'John Doe', 'exp': 1214356}

本质原理

jwt认证算法：签发与校验

1）jwt分三段式：头.体.签名 （head.payload.sgin）
2）头和体是可逆加密，让服务器可以反解出user对象；签名是不可逆加密，保证整个token的安全性的(base64反解出的是hash加密后的密文)
3）头体签名三部分，都是采用json格式的字符串，进行加密，可逆加密一般采用base64算法，不可逆加密一般采用hash(md5)算法
4）头中的内容是基本信息：公司信息、项目组信息、token采用的加密方式信息
{
    "company": "公司信息",
    ...
}
5）体中的内容是关键信息：用户主键、用户名、签发时客户端信息(设备号、地址)、过期时间
{
    "user_id": 1,
    ...
}
6）签名中的内容是安全信息：头的加密结果 + 体的加密结果 + 服务器不对外公开的安全码(对整个字典进行md5加密)
{
    "head": "头的加密字符串",
    "payload": "体的加密字符串",
    "secret": "安全码"
}

签发：根据登录请求提交来的 账号 + 密码 + 设备信息 签发 token

1）用基本信息存储json字典，采用base64算法加密得到 头字符串
2）用关键信息存储json字典，采用base64算法加密得到 体字符串
3）用头、体加密字符串再加安全码信息存储json字典，采用hash md5算法加密得到 签名字符串

账号密码就能根据User表得到user对象，形成的三段字符串用 . 拼接成token返回给前台

校验：根据客户端带token的请求 反解出 user 对象

1）将token按 . 拆分为三段字符串，第一段 头加密字符串 一般不需要做任何处理
2）第二段 体加密字符串，要反解出用户主键，通过主键从User表中就能得到登录用户，过期时间和设备信息都是安全信息，确保token没过期，且时同一设备来的
3）再用 第一段 + 第二段 + 服务器安全码 不可逆md5加密，与第三段 签名字符串 进行碰撞校验，通过后才能代表第二段校验得到的user对象就是合法的登录用户

drf项目的jwt认证开发流程（重点）

1）用账号密码访问登录接口，登录接口逻辑中调用 签发token 算法，得到token，返回给客户端，客户端自己存到cookies中

2）校验token的算法应该写在认证类中(在认证类中调用)，全局配置给认证组件，所有视图类请求，都会进行认证校验，所以请求带了token，就会反解出user对象，在视图类中用request.user就能访问登录的用户

注：登录接口需要做 认证 + 权限 两个局部禁用

drf-jwt安装和简单使用(2星)

安装

pip3 install djangorestframework-jwt

简单使用

签发

# 1 创建超级用户
python3 manage.py createsuperuser
# 解释下为什么要创建超级用户：因为djangorestframework-jwt认证是基于django的auth里的user表作关联的，所以验证的数据也必须源自于这张表
# 2 配置路由urls.py
from django.urls import path
from rest_framework_jwt.views import obtain_jwt_token
urlpatterns = [
    path('login/', obtain_jwt_token),
]
# 3 postman测试
向后端接口发送post请求，携带用户名密码，即可看到生成的token

认证

from rest_framework_jwt.authentication import JSONWebTokenAuthentication
from rest_framework.permissions import IsAuthenticated

class BookAPIView(ModelViewSet):
    queryset = Book.objects.all()
    serializer_class = BookModelSerializer
    # 必须用这个认证类
    authentication_classes = [JSONWebTokenAuthentication, ]
    # 还要配合这个权限
    permission_classes = [IsAuthenticated, ]

在postman里

JWT使用auth表签发token，自定制返回格式（3星）

配置setting.py

JWT_AUTH ={
    # token的过期时间
    'JWT_EXPIRATION_DELTA': datetime.timedelta(days=7),
    # 如果不自定义，返回的格式是固定的，只有token字段
    # 这里把下面自定制的函数注册进来
    'JWT_RESPONSE_PAYLOAD_HANDLER': 'app01.utils.jwt_response_payload_handler',
}

自定制的py文件内

def jwt_response_payload_handler(token, user=None, request=None):
    return {
        'code': 1000,
        'msg': '登陆成功',
        'username': user.username,
        'token': token
    }

这时登陆时返回的格式就变成了:

djangorestframework-jwt模块源码分析（2星）

签发token

ObtainJSONWebToken.as_view()--->ObtainJSONWebToken---->post方法
 def post(self, request, *args, **kwargs):
        serializer = self.get_serializer(data=request.data)
        if serializer.is_valid():  # 验证用户登录和签发token，都在序列化类的validate方法中完成的
            user = serializer.object.get('user') or request.user
            token = serializer.object.get('token')
            response_data = jwt_response_payload_handler(token, user, request)
            response = Response(response_data)
            # 返回了咱们自定指的格式
            '''
               {
                'code':100,
                'msg':'登录成功',
                'username':user.username,
                'token': token,
            }

            '''
            return response
        return Response(serializer.errors, status=status.HTTP_400_BAD_REQUEST)

    # 全局钩子函数
     def validate(self, attrs):
        credentials = {
            self.username_field: attrs.get(self.username_field),
            'password': attrs.get('password')
        }

        if all(credentials.values()):
            # 根据用户名密码去auth的user表校验，是否存在
            user = authenticate(**credentials)

            if user:
                if not user.is_active:
                    msg = _('User account is disabled.')
                    raise serializers.ValidationError(msg)
                # 生成payload
                payload = jwt_payload_handler(user)

                return {
                    'token': jwt_encode_handler(payload), # 通过payload生成token
                    'user': user
                }
            else:
               # 不在抛异常，前端就看到信息了
                raise serializers.ValidationError(msg)
        else:
            raise serializers.ValidationError(msg)

认证

JWT使用自定义User表，手动签发token，自定义认证类(5星)

签发token

重点在于

1.通过用户输入的用户名和密码去数据库中查出该用户

2.获取到的用户信息生成荷载(payload)，jwt模块提供了

3.通过荷载来生成toekn，jwt模块提供了

4.把含有token串的字典返回给前端

from rest_framework.viewsets import ViewSet, ViewSetMixin
from rest_framework.generics import ListAPIView
from rest_framework.decorators import action
from .models import UserInfo, Book
from rest_framework.response import Response
from rest_framework_jwt.settings import api_settings
from .serializer import BookSerializer, UserInfoSerializer
from .authentcate import MyAuthentication

jwt_encode_handler = api_settings.JWT_ENCODE_HANDLER
jwt_payload_handler = api_settings.JWT_PAYLOAD_HANDLER

class UserAPIView(ViewSet):
    @action(methods=['POST', ], detail=False)
    def login(self, request):
        back_dic = {'code': 100, 'msg': '登陆成功'}
        username = request.data.get('username')
        password = request.data.get('password')
        user = UserInfo.objects.filter(username=username, password=password).first()
        if user:
            # 获取荷载  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
            payload = jwt_payload_handler(user)
            # 获取token串  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
            token = jwt_encode_handler(payload)
            back_dic['token'] = token
            back_dic['username'] = username
        else:
            back_dic['code'] = 101
            back_dic['msg'] = '用户名或密码错误'
        return Response(back_dic)

自定义认证类

因为认证类要重写authenticate方法，所以重点就是在authenticate方法中写下面逻辑:

1.取出客户端传入的token(后端自己规定)，看是携带在请求头中，还是在请求地址中

2.验证token中的签名(jwt模块提供了)

3.通过payload得到当前登陆的用户对象(jwt模块提供了)

4.返回user对象和token(或者是其他参数)

import jwt
from rest_framework.authentication import BaseAuthentication
from rest_framework.exceptions import AuthenticationFailed
from rest_framework_jwt.settings import api_settings
from .models import UserInfo

jwt_decode_handler = api_settings.JWT_DECODE_HANDLER

class MyAuthentication(BaseAuthentication):
    def authenticate(self, request):
        # 获取前端传的token串
        jwt_value = request.META.get('HTTP_TOKEN')
        if not jwt_value:
            raise AuthenticationFailed('未携带token')
        try:
            # 获取荷载  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
            payload = jwt_decode_handler(jwt_value)
        except jwt.ExpiredSignature:
            msg = 'token已过期'
            raise AuthenticationFailed(msg)
        except jwt.DecodeError:
            msg = 'token被篡改'
            raise AuthenticationFailed(msg)
        except jwt.InvalidTokenError:
            raise AuthenticationFailed('未知错误')
        # 获取用户对象  用自定义的User表获取对象
        user = UserInfo.objects.filter(pk=payload['user_id']).first()
        # 上面的方法每次认证都要查数据库，下面有两种方法做优化，减少数据库压力
        # 这种是实例化得到user对象，没有取数据库查表，提高了性能，只是不能跨表查询
        user=User(id=payload.get('user_id'),username=payload.get('username'))
        # 直接组织成字典，因为我们后续主要用的是用户id，视图类中按字典取值就行了
        user={'id':payload.get('user_id'),'username':payload.get('username')}
        # 把对象和token返回
        return user, jwt_value

登陆逻辑写在序列化类里(以后这种常写)

在views.py中

class UserAPIView(ViewSet):
    @action(methods=['POST', ], detail=False)
    def login(self, request):
        back_dic = {'code': 100, 'msg': '登陆成功'}
        # 调用序列化类传入参数获得序列化类的对象(所有的逻辑都在全局钩子函数里实现的)
        # 可以把context={'request':request}传入,那么在序列化类中就可以获取request对象
        ser = UserInfoSerializer(data=request.data)
        # 如果验证通过说明已经走完字段校验及钩子函数
        if ser.is_valid():
            # 通过在钩子函数中对context字典中放的数据获取用户名和token并返回
            username = ser.context['username']
            token = ser.context['token']
            back_dic['username'] = username
            back_dic['token'] = token
        else:
            # 返回错误信息
            back_dic['code'] = 101
            back_dic['msg'] = ser.errors
        return Response(back_dic)

在序列化类.py中

from .models import Book, UserInfo
from rest_framework import serializers
from rest_framework.exceptions import ValidationError
from rest_framework_jwt.settings import api_settings

jwt_payload_handler = api_settings.JWT_PAYLOAD_HANDLER
jwt_encode_handler = api_settings.JWT_ENCODE_HANDLER

class UserInfoSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = UserInfo
        fields = ['id', 'username', 'password']
    # 字段本身的校验
    username = serializers.CharField(max_length=10, min_length=3)
    password = serializers.CharField(max_length=10, min_length=3)
    # 全局钩子函数(核心)
    def validate(self, attrs):
        username = attrs.get('username')
        password = attrs.get('password')
        user = UserInfo.objects.filter(username=username, password=password).first()
        if not user:
            raise ValidationError('用户名或密码错误')
        # 获取荷载  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
        payload = jwt_payload_handler(user)
        # 获取token  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
        token = jwt_encode_handler(payload)
        # context字典是与视图函数沟通的桥梁,这里放，那里取，那里放，这里取
        self.context['username'] = username
        self.context['token'] = token
        return attrs

补充: context字典是视图类与序列化类沟通的桥梁

在views.py中

class UserAPIView(ViewSet):
    @action(methods=['POST', ], detail=False)
    def login(self, request):
    # 可以把context={'request':request}传入,那么在序列化类中就可以获取request对象
    ser = UserInfoSerializer(data=request.data, context={'request':request})
        if ser.is_valid():
            ...

在序列化类.py中

# 如果视图函数中传了reqeust,也可以取出
    def validate(self, attrs):
        request = self.context['request']
        print(request.method)
        ...

多功能登陆

逻辑：

1.获取用户提交的用户名和密码

2.因为用户名可能是手机、邮箱、用户名，所以用正则进行判断

3.校验成功后签发token

普通版

from rest_framework.viewsets import ViewSet, ViewSetMixin
from rest_framework.generics import ListAPIView
from rest_framework.decorators import action
from .models import UserInfo, Book
from rest_framework.response import Response
from rest_framework_jwt.settings import api_settings
from .serializer import BookSerializer, UserInfoSerializer
from .authentcate import MyAuthentication
jwt_encode_handler = api_settings.JWT_ENCODE_HANDLER
jwt_payload_handler = api_settings.JWT_PAYLOAD_HANDLER
import re

class UserAPIView(ViewSet):
    @action(methods=['post', ], detail=False)
    def login(self, request):
        back_dic = {'code': 100, 'msg': '登陆成功'}
        username = request.data.get('username')
        password = request.data.get('password')
        # 用正则判断到底是哪种登陆方式
        re_phone = re.compile('^1([38][0-9]|4[579]|5[0-3,5-9]|6[6]|7[0135678]|9[89])\d{8}$')
        re_email = re.compile('^[A-Za-z0-9\u4e00-\u9fa5]+@[a-zA-Z0-9_-]+(\.[a-zA-Z0-9_-]+)+$')
        if re_phone.search(username):
            user = UserInfo.objects.filter(phone=username, password=password).first()
        elif re_email.search(username):
            user = UserInfo.objects.filter(email=username, password=password).first()
        else:
            user = UserInfo.objects.filter(username=username, password=password).first()
        if not user:
            back_dic['code'] = 101
            back_dic['msg'] = '用户名或密码错误'
        else:
            # 获取荷载  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
            payload = jwt_payload_handler(user)
            # 获取token  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
            token = jwt_encode_handler(payload)
            back_dic['username'] = user.username
            back_dic['token'] = token
        return Response(back_dic)

进阶版(逻辑写在序列化类)

在views.py中

from rest_framework.viewsets import ViewSet, ViewSetMixin
from rest_framework.generics import ListAPIView
from rest_framework.decorators import action
from .models import UserInfo, Book
from rest_framework.response import Response
from rest_framework_jwt.settings import api_settings
from .serializer import BookSerializer, UserInfoSerializer
from .authentcate import MyAuthentication
jwt_encode_handler = api_settings.JWT_ENCODE_HANDLER
jwt_payload_handler = api_settings.JWT_PAYLOAD_HANDLER
import re

class UserAPIView(ViewSet):
    @action(methods=['post', ], detail=False)
    def login(self, request):
        back_dic = {'code': 100, 'msg': '登陆成功'}
        # 调用序列化类传入参数获得序列化类的对象(所有的逻辑都在全局钩子函数里实现的)
        # 可以把context={'request':request}传入,那么在序列化类中就可以获取request对象
        ser = UserInfoSerializer(data=request.data)
        # 如果验证通过说明已经走完字段校验及钩子函数
        if ser.is_valid():
            # 通过在钩子函数中对context字典中放的数据获取用户名和token并返回
            username = ser.context['username']
            token = ser.context['token']
            back_dic['username'] = username
            back_dic['token'] = token
        else:
            back_dic['code'] = 101
            back_dic['msg'] = ser.errors
        return Response(back_dic)

在序列化类.py中

from .models import Book, UserInfo
from rest_framework import serializers
from rest_framework.exceptions import ValidationError
from rest_framework_jwt.settings import api_settings
import re

jwt_payload_handler = api_settings.JWT_PAYLOAD_HANDLER
jwt_encode_handler = api_settings.JWT_ENCODE_HANDLER

class UserInfoSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = UserInfo
        fields = ['id', 'username', 'phone', 'email', 'password']

    username = serializers.CharField() # 这里不重写会遇到username本身的校验从而导致验证邮箱和手机会报错
    password = serializers.CharField(max_length=10, min_length=3)

    # 获取user对象的函数(拆分有助于扩展)
    def _get_user(self, attrs):
        username = attrs.get('username')
        password = attrs.get('password')
        # 用正则判断到底是哪种登陆方式
        re_phone = re.compile('^1([38][0-9]|4[579]|5[0-3,5-9]|6[6]|7[0135678]|9[89])\d{8}$')
        re_email = re.compile('^[A-Za-z0-9\u4e00-\u9fa5]+@[a-zA-Z0-9_-]+(\.[a-zA-Z0-9_-]+)+$')
        if re_phone.search(username):
            user = UserInfo.objects.filter(phone=username, password=password).first()
        elif re_email.search(username):
            user = UserInfo.objects.filter(email=username, password=password).first()
        else:
            user = UserInfo.objects.filter(username=username, password=password).first()
        if not user:
            raise ValidationError('用户名或密码错误')
        return user

    def validate(self, attrs):
        user = self._get_user(attrs)
        # 获取荷载  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
        payload = jwt_payload_handler(user)
        # 获取token  直接用jwt模块提供的，缺什么导什么
        token = jwt_encode_handler(payload)
        # context字典是与视图函数沟通的桥梁,这里放，那里取，那里放，这里取
        self.context['username'] = user.username
        self.context['token'] = token
        return attrs