三、Authentication & sessionid

客户在访问Django的某些敏感资料时，被要求需要先登录，客户通过/admin/login进行登录，客户登录成功后，Django给客户分配一个sessionid，后续的访问过程，客户端只需在http头部的cookie中携带该sessionid即可完成认证，无需每次都携带用户名和密码。

因此这里需要完成下面这些工作：

1、首次登陆(/admin/login)，如何获取用户名和密码，并进行认证和登录？

2、用户认证，登录后，如何将用户名(userid)生成sessionid，并返回个客户？

3、用户再次登录时，在cookie中携带返回的sessionid，Django如何将sessionid转换为对应的userid？

1.1 类图

先来看看涉及到的类图及其关系图。首当其冲的是HTTPRequest(request)这个类，前面有介绍过，这里重点关注该模块涉及到的COOKIES，session和user。COOKIES主要以字典形式存储了从HTTP头部解析到的cookie信息，包括csrftoken，sessionid等信息。

Session是对应SessionStore类，session提供多个引擎可供使用，引擎实质是不同的存储机制，Django提供了多达五个session引擎，分别为：file，db，cached_db，cache，base，这些引擎都存储在django/contrib/sessions/backends中，通过global_setting.py（或者setting.py）进行设置和选择。以db引擎为例，其主要涉及到的成员和函数有：

SessionStore存储形式主要以哈希表的形式存在，即：键：键值，常见的键及其键值如下：

KEY/宏	KEY	MEANING
SESSION_KEY	_auth_user_id	Username
BACKEND_SESSION_KEY	_auth_user_backend	django.contrib.auth.backends.ModelBackend，提供认证，鉴权机制
HASH_SESSION_KEY	_auth_user_hash	对应auth_session表中Session_data，基于用户密码哈希运算得到

request.session.session_key 存储了http解析到的以及更新后的sessionid。

django_session数据表中存在三个字段，分别为session_key，session_data，expire_data。其中session_key为对应的sessionid(request.session.session_key)，而session_data是[_auth_user_id， _auth_user_backend, _auth_user_id]组成的字典经过base64加密后的结果。

User模型主要基于models.AbstractUser类。

1.2 首次认证以及登录过程

客户通过在浏览器中输入POST http://server_ip:server_port/admin/login, 并且在httpbody里面携带用户名和密码后发起认证过程。Admin模块通过url匹配进入：django. Contrib. admin. sites.login。

AdminSite.login(self, request, extra_context=None)à

   return login(request, **defaults)à

      form = authentication_form(request, data=request.POST)

      if form.is_valid():     /*判断用户输入是否有效*/

          auth_login(request, form.get_user())       /*登录*/

          return HttpResponseRedirect(request, redirect_to) /*登录成功跳转页面*/

      return TemplateResponse(request, template_name, context)/*其余情况呈现login界面*/

login(request, user, backend=None)à

  session_auth_hash = user.get_session_auth_hash()  /*生成hash */

/*To avoid reusing another user's session, create a new, empty
# session if the existing session corresponds to a different
# authenticated user.*/

  if SESSION_KEY in request.session:

     _get_user_session_key(request) != user.pk or (
        session_auth_hash and
        not constant_time_compare(request.session.get(HASH_SESSION_KEY, ''), session_auth_hash)):

  else: request.session.cycle_key() /*Creates a new session key, while retaining the current session data.*/

/*存储当前session值，主要是 userid,backend, session_auth_hash*/

  request.session[SESSION_KEY] = user._meta.pk.value_to_string(user)
request.session[BACKEND_SESSION_KEY] = backend
request.session[HASH_SESSION_KEY] = session_auth_hash

rotate_token(request)  /*每次重新登陆后，更新csrftoken*/

request.session.cycle_key()这一步骤生成新的sessionid，保存在request.session.session_key中，剩下的工作就是通过SessionMiddleware的process_response()调用将生成的sessionid以及其对应的属性(如expire等)传递给客户，客户下次请求直接在cookie携带该sessionid即可，而无需每次都携带用户名和密码等信息。

1.3 再次认证过程

客户在前面登录的基础上，再次访问django服务，django在解析到sessionid后，将sessionid转换为对应的userid，即完成认证过程。这里依赖两个中间件来实现，分别为：SessionMiddleware和AuthenticationMiddleware。

SessionMiddleware最先对到来的http请求进行处理，将从头部解析到的到的sessionid复制到request.session.session_key，并初始化一个SessionStore实体后赋值给request.session。

def process_request(self, request):

session_key = request.COOKIES.get(settings.SESSION_COOKIE_NAME)

request.session = self.SessionStore(session_key)

AuthenticationMiddleware接着对到来的http请求进行处理，获取到用户信息，具体通过：

def process_request(self, request):

request.user = SimpleLazyObject(get_user(request))

def get_user(request):

if not hasattr(request, '_cached_user'): /*这里利用了缓存机制，加快处理*/

request._cached_user = auth.get_user(request)

return request._cached_user

下面来看看django.contrb.auth中get_user()如何实现从sessionid到userid的转换的。

def get_user(request):

user_id = _get_user_session_key(request)

backend_path = request.session[BACKEND_SESSION_KEY]

user = backend.get_user(user_id)

# Verify the session做一下简单的校验

if hasattr(user, 'get_session_auth_hash'):

session_hash = request.session.get(HASH_SESSION_KEY)

session_hash_verified = session_hash and constant_time_compare(

session_hash,

user.get_session_auth_hash()

)

if not session_hash_verified:

request.session.flush()

user = None

return user or AnonymousUser()

前面有介绍过在django_session数据表中的session_data字段，存储了（_auth_user_id， _auth_user_backend, _auth_user_id）这三个信息，因此通过session_key(/sessionid)可以方便的查询到_auth_user_id，即对应的userid。通过userid获取user实体就更简单了，因为userid是auth_user表的主键，通过主键值可以快捷的获取user实体。