python token_Python实现JWT（JSON Web Token）认证

作者介绍

张龙(zero)，一线运维老鸟。致力于LINUX/PYTHON/开源技术研究。

常见认证方法

首先要明白，认证和授权是不同的。认证是判定用户的合法性，授权是判定用户的权限级别是否可执行后续操作。这里所讲的仅含认证。

basic认证

这是http协议中所带带基本认证，是一种简单为上的认证方式。原理是在每个请求的header中添加用户名和密码的字符串（格式为“username:password”，用base64编码）。这种方式相当于将“用户名：密码”绑定为一个开放式证书，这会有几个问题：

1.每次请求都需要用户名密码，如果此连接未使用SSL/TLS，或加密被破解，用户名密码基本就暴露了

2.无法注销用户的登录状态

3.证书不会过期，除非修改密码。

将认证的结果存在客户端的cookie中，通过检查cookie中的身份信息来作为认证结果。这种方式的特点是便捷，且只需要一次认证，多次可用；也可以注销登录状态和设置过期时间；甚至也有办法（比如设置httpOnly）来避免XSS攻击。但它的缺点十分明显，使用cookie那便是有状态的服务了。

JWT

JWT协议似乎已经应用十分广泛，JSON Web Token——一种基于token的json格式web认证方法。基本的原理是，第一次认证通过用户名密码，服务端签发一个json格式的token。后续客户端的请求都携带这个token，服务端仅需要解析这个token，来判别客户端的身份和合法性。而JWT协议仅仅规定了这个协议的格式（RFC7519），它的序列生成方法在JWS协议中描述（https://tools.ietf.org/html/rfc7515），分为三个部分：

header头部

header头部主要用于声明类型，这里是jwt，声明加密的算法通常直接使用 HMAC SHA256。一种常见的头部是这样的：

{

'typ': 'JWT',

'alg': 'HS256'

}

{

'typ':'JWT',

'alg':'HS256'

}

payload负荷

payload是放置实际有效使用信息的地方。JWT定义了几种内容，包括：标准中注册的声明，如签发者，接收者，有效时间（exp），时间戳（iat,issued at）等；为官方建议但非必须公共声明私有声明一个常见的payload是这样的：

{'user_id': 123456,

'user_role': admin,

'iat': 1467255177

}

{'user_id':123456,

'user_role':admin,

'iat':1467255177

}

事实上，payload中的内容是自由的，按照自己开发的需要加入。

有个小问题。使用itsdangerous包的TimedJSONWebSignatureSerializer进行token序列生成的结果，exp是在头部里的。这里似乎违背了jwt的协议规则。

实现JWT

如何生成token

这里使用python模块itsdangerous，这个模块能做很多编码工作，其中一个是实现JWS的token序列。 genTokenSeq这个函数用于生成token。其中使用的是TimedJSONWebSignatureSerializer进行序列的生成，这里secretkey密钥、salt盐值从配置文件中读取，当然也可以直接写死在这里。expiresin是超时时间间隔，这个间隔以秒记，可以直接在这里设置，选择将其设为方法的形参。

# serializer for JWT

from itsdangerous import TimedJSONWebSignatureSerializer as Serializer

def genTokenSeq(self, expires):

s = Serializer(

secret_key=app.config['SECRET_KEY'],

salt=app.config['AUTH_SALT'],

expires_in=expires)

timestamp = time.time()

return s.dumps(

{'user_id': self.user_id,

'user_role': self.role_id,

'iat': timestamp})

# serializer for JWT

fromitsdangerousimportTimedJSONWebSignatureSerializerasSerializer

defgenTokenSeq(self,expires):

s=Serializer(

secret_key=app.config['SECRET_KEY'],

salt=app.config['AUTH_SALT'],

expires_in=expires)

timestamp=time.time()

returns.dumps(

{'user_id':self.user_id,

'user_role':self.role_id,

'iat':timestamp})

使用Serializer可以帮我们处理好header、signature的问题。我们只需要用s.dumps将payload的内容写进来。这里准备在每个token中写入三个值：用户id、用户角色id和当前时间（‘iat’是JWT标准注册声明中的一项)。

解析token

解析需要使用到同样的serializer，配置一样的secret key和salt，使用loads方法来解析token。itsdangerous提供了各种异常处理类，用起来也很方便。

如果是SignatureExpired，则可以直接返回过期；

如果是BadSignature,则代表了所有其他签名错误的情况，于是又分为：

能读取到payload：那么这个消息是一个内容被篡改、消息体加密过程正确的消息secret key和salt很可能泄露了；

不能读取到payload：消息体直接被篡改，secret key和salt应该仍然安全。

以上内容写成一个函数，用于验证用户token。如果实现在python flask，可以考虑将此函数改为一个decorator修饰漆，将修饰器@到所有需要验证token的方法前面，则代码可以更加优雅。

# serializer for JWT

from itsdangerous import TimedJSONWebSignatureSerializer as Serializer

# exceptions for JWT

from itsdangerous import SignatureExpired, BadSignature, BadData

# Class xxx

def tokenAuth(token):

s = Serializer(

secret_key=api.app.config['SECRET_KEY'],

salt=api.app.config['AUTH_SALT'])

try:

data = s.loads(token)

except SignatureExpired:

msg = 'token expired'

app.logger.warning(msg)

return [None, None, msg]

except BadSignature, e:

encoded_payload = e.payload

if encoded_payload is not None:

try:

s.load_payload(encoded_payload)

except BadData:

msg = 'token tampered'

app.logger.warning(msg)

return [None, None, msg]

msg = 'badSignature of token'

app.logger.warning(msg)

return [None, None, msg]

except:

msg = 'wrong token with unknown reason'

app.logger.warning(msg)

return [None, None, msg]

if ('user_id' not in data) or ('user_role' not in data):

msg = 'illegal payload inside'

app.logger.warning(msg)

return [None, None, msg]

msg = 'user(' + data['user_id'] + ') logged in by token.'

userId = data['user_id']

roleId = data['user_role']

return [userId, roleId, msg]

# serializer for JWT

fromitsdangerousimportTimedJSONWebSignatureSerializerasSerializer

# exceptions for JWT

fromitsdangerousimportSignatureExpired,BadSignature,BadData

# Class xxx

deftokenAuth(token):

s=Serializer(

secret_key=api.app.config['SECRET_KEY'],

salt=api.app.config['AUTH_SALT'])

try:

data=s.loads(token)

exceptSignatureExpired:

msg='token expired'

app.logger.warning(msg)

return[None,None,msg]

exceptBadSignature,e:

encoded_payload=e.payload

ifencoded_payloadisnotNone:

try:

s.load_payload(encoded_payload)

exceptBadData:

msg='token tampered'

app.logger.warning(msg)

return[None,None,msg]

msg='badSignature of token'

app.logger.warning(msg)

return[None,None,msg]

except:

msg='wrong token with unknown reason'

app.logger.warning(msg)

return[None,None,msg]

if('user_id'notindata)or('user_role'notindata):

msg='illegal payload inside'

app.logger.warning(msg)

return[None,None,msg]

msg='user('+data['user_id']+') logged in by token.'

userId=data['user_id']

roleId=data['user_role']

return[userId,roleId,msg]

原文来自微信公众号：DevOps视角

本文链接：http://www.yunweipai.com/13797.html

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