Python JWT 介绍

1. JWT 介绍

​ jwt( JSON Web Tokens ),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

​ 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 方式: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 方式: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. JWT 创建 token

2.1 JWT 生成原理

​ jwt 的生成 token 格式如下,即:由 . 连接的三段字符串组成

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lI
iwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.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 base64url 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 JWT 校验 token 原理

​ 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_segmentpayload_segmentcrypto_segment 三部分
JWT_TOKEN =
"eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c" signing_input, crypto_segment = JWT_TOKEN.rsplit('.', 1)
header_segment, payload_segment = signing_input.split('.', 1)
  • 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,针对 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

3. 代码实现

​ 基于 Python 的 pyjwt 模块创建 jwt 的 token

  • 安装
pip3 install pyjwt
  • 实现
from datetime import datetime, timedelta

import jwt

class JwtToken(object):

    _salt = "@^4_00wedv**pi)+(!w1rwi=d3q4l=ie=g-u$s8jevmj*zgg2h" 

    _expire_message = dict(code=1200, msg="token 已经失效")

    _unknown_error_message = dict(code=4200, msg="token 解析失败")

    @classmethod
def generate_token(cls, payload: dict) -> str:
headers = dict(typ="jwt", alg="HS256")
resut = jwt.encode(payload=payload, key=cls._salt, algorithm="HS256", headers=headers)
return resut @classmethod
def parse_token(cls, token: str) -> tuple:
verify_status = False
try:
payload_data = jwt.decode(token, cls._salt, algorithms=['HS256'])
verify_status = True
except jwt.ExpiredSignatureError:
payload_data = cls._expire_message
except Exception as _err:
payload_data = cls._unknown_error_message
return verify_status, payload_data if __name__ == '__main__':
TEST_DATA = dict(name="mooor", exp=datetime.utcnow() - timedelta(seconds=1))
token = JwtToken.generate_token(TEST_DATA)
print(token)
payload = JwtToken.parse_token(token)
print(payload)

注意:exp 务必选择 UTC 时间

Expiration time will be compared to the current UTC time (as given by timegm(datetime.utcnow().utctimetuple())), so be sure to use a UTC timestamp or datetime in encoding

4. 参数介绍

4.1 示例:

import jwt
import datetime dic = {
'exp': datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(days=1), # 过期时间
'iat': datetime.datetime.utcnow(), # 开始时间
'iss': 'ChaosMoor', # 签名
'data': { # 内容,一般存放该用户id和开始时间
'a': 1,
'b': 2,
},
} token = jwt.encode(dic, 'secret', algorithm='HS256') # 加密生成字符串
print(token) payload = jwt.decode(token, 'secret', issuer='lianzong', algorithms=['HS256']) # 解密,校验签名
print(s)
print(type(s))

​ dic 有官方指定的 key,程序在解密的时候会根据 key 的 Value 判断是否合法。这些 key 有:

  • "exp":在生成 token 时,可以设置该 token 的有效时间,如果我们设置 1 天过期,1 天后我们再解析此 token 会抛出
jwt.exceptions.ExpiredSignatureError: Signature has expired
  • "nbf":它指的是该 token 的生效时间,如果使用但是没到生效时间则抛出:
jwt.exceptions.ImmatureSignatureError: The token is not yet valid (nbf)
  • "iss": token 的签发者,我们可以给他一个字符串,注意,iss 在接收时如果不检验也没有问题,如果我们接收时需要检验但是又签名不一致,则会抛出
jwt.exceptions.InvalidIssuerError: Invalid issuer
  • "aud":指定了接收者,接收者在接收时必须提供与 token 要求的一致的接收者(字符串),如果没写接收者或者接收者不一致会抛出
jwt.exceptions.InvalidAudienceError: Invalid audience
  • "iat":token 的开始时间,如果当前时间在开始时间之前则抛出
jwt.exceptions.InvalidIssuedAtError: Issued At claim (iat) cannot be in the future.

4.2 PyJWT 官方文档

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