Django REST framework JWT学习

1.JWT学习

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。

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。

1.1 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).

1.1.1 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加密（该加密是可以对称解密的),构成了第一部分.

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

1.1.2 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，这些有效信息包含三个部分

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。

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:

{
  "sub": "",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

然后将其进行base64加密，得到JWT的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

1.1.3 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

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如果要模拟生成你的jwttoken，可能可以采用以下代码生成[注意：伪代码]
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。

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/

1.2 django中安装配置JWT

1.2.1 安装

pip install djangorestframework-jwt

1.2.2 setting中的配置文件

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),
}

注：JWT_EXPIRATION_DELTA 指明token的有效期

1.3 生成jwt

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。

2.基于jwt实现前后端的认证

2.1 后端实现登陆认证接口

在子应用users路由urls.py中

from rest_framework_jwt.views import obtain_jwt_token
 
urlpatterns = [
    path(r'authorizations/', obtain_jwt_token, name='authorizations'),
]

接下来，我们可以通过postman来测试下功能

2.2 前端保存jwt

我们可以将JWT保存在cookie中，也可以保存在浏览器的本地存储里，我们保存在浏览器本地存储中

浏览器的本地存储提供了sessionStorage 和 localStorage 两种：

sessionStorage 浏览器关闭即失效
localStorage 长期有效

使用方法

sessionStorage.变量名 = 变量值   // 保存数据
sessionStorage.变量名  // 读取数据
sessionStorage.clear()  // 清除所有sessionStorage保存的数据
 
localStorage.变量名 = 变量值   // 保存数据
localStorage.变量名  // 读取数据
localStorage.clear()  // 清除所有localStorage保存的数据

2.3 多条件登陆

JWT扩展的登录视图，在收到用户名与密码时，也是调用Django的认证系统中提供的authenticate()来检查用户名与密码是否正确。

我们可以通过修改Django认证系统的认证后端（主要是authenticate方法）来支持登录账号既可以是用户名也可以是手机号。

修改Django认证系统的认证后端需要继承django.contrib.auth.backends.ModelBackend，并重写authenticate方法。

authenticate(self, request, username=None, password=None, **kwargs)方法的参数说明：

request 本次认证的请求对象
username 本次认证提供的用户账号
password 本次认证提供的密码

我们想要让用户既可以以用户名登录，也可以以手机号登录，那么对于authenticate方法而言，username参数即表示用户名或者手机号。

重写authenticate方法的思路：

根据username参数查找用户User对象，username参数可能是用户名，也可能是手机号
若查找到User对象，调用User对象的 check_password 方法检查密码是否正确

在users/utils.py中编写：

from django.contrib.auth.backends import ModelBackend
from .models import User
from django.db.models import Q
import re
 
def get_user_by_account(account):
    """根据账号信息获取用户模型"""
    try:
        # if re.match('^1[3-9]\d{9}$', account):
        #     # 手机号
        #     user = User.objects.get(mobile=account)
        # else:
        #     # 用户名
        #     user = User.objects.get(username=account)
 
        user = User.objects.get(Q(mobile=account) | Q(username=account))
 
    except User.DoesNotExist:
        user = None
 
    return user
 
class UsernameMobileAuthBackend(ModelBackend):
    def authenticate(self, request, username=None, password=None, **kwargs):
        # 进行登录判断
        user = get_user_by_account(username)
 
        # 账号通过了还要进行密码的验证,以及判断当前站好是否是激活状态
        if isinstance(user,User) and user.check_password(password) and self.user_can_authenticate(user):
            return user

在配置文件settings.py中告知Django使用我们自定义的认证后端

AUTHENTICATION_BACKENDS = [
    'users.utils.UsernameMobileAuthBackend',
]