认识一下JWT(JSON Web Token)

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什么是JSON Web Token ？

官网介绍：

JSON Web Token（JWT）是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间安全地将信息作为JSON对象传输。由于此信息是经过数字签名的，因此可以被验证和信任。可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公用/专用密钥对对JWT进行签名。

尽管可以对JWT进行加密以在各方之间提供保密性，但我们将重点关注已签名的令牌。签名的令牌可以验证其中包含的声明的完整性，而加密的令牌则将这些声明隐藏在其他方的面前。当使用公钥/私钥对对令牌进行签名时，签名还证明只有持有私钥的一方才是对其进行签名的一方。

emmmm.......balabala一堆文字，那么我们来简单总结下：

JWT是一个JSON信息传输的开放标准，它可以使用密钥对信息进行数字签名，以确保信息是可验证和可信任的。

JWT的结构是什么？

JWT由三部分构成：header（头部）、payload（载荷）和signature（签名）。 以紧凑的形式由这三部分组成，由“.“分隔。

因此，JWT通常如下所示。

xxxxx.yyyyy.zzzzz

让我们把这串奇奇怪怪的东西分解开来：

header

header通常由两部分组成：令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA等等。

例如：

{  "alg": "HS256", "typ": "JWT" }

显而易见，这货是一个json数据，然后这货会被Base64编码形成JWT的第一部分，也就是xxxxx.yyyyy.zzzzz中的xxxxxx。

Payload

这货是JWT的第二部分，叫载荷(负载)，内容也是一个json对象，它是存放有效信息的地方，它可以存放JWT提供的现成字段 :

• iss: 该JWT的签发者。

• sub: 该JWT所面向的用户。

• aud: 接收该JWT的一方。

• exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳。

• iat(issued at): 在什么时候签发的。

举个例子：

{
  "iss": "www.baidu.com",
  "sub": "you",
  "aud": "me",
  "name": "456",
  "admin": true,
  "iat": 1584091337,
  "exp": 1784091337,
}

这货同样会被Base64编码，然后形成JWT的第二部分，也就是xxxxx.yyyyy.zzzzz中的yyyyyy。

Signature

这是JWT的第三部分，叫做签名，此部分用于防止JWT内容被篡改。将上面的两个编码后的字符串都用英文句号.连接在一起（头部在前），就形成了

xxxxxx.yyyyyy

然后再使用header中声明签名算法进行签名。 如果要使用HMAC SHA256算法，则将通过以下方式创建签名：

HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)

当然，在加密的时候，我们还需要提供一个密钥（secret），我们可以自己随意指定。这样就形成了JWT的第三部分，也就是xxxxx.yyyyy.zzzzz中的zzzzzz。

最后，我们把这三个部分拼在一起，就形成了一个完整的JWT。

下面展示了一个完整的JWT，它先对header和payload进行编码，最后用一个密钥形成了签名。

如果我们想试验一下的话，可以在JWT的官网进行debugger。贴一下官网： https://jwt.io/

JSON Web Token认证流程

什么时候应该使用JSON Web Token？

以下是JSON Web Token 有用的一些情况：

• 授权：这是使用JWT的最常见方案。一旦用户登录，每个后续请求将包括JWT，从而允许用户访问该令牌允许的路由，服务和资源。单一登录是当今广泛使用JWT的一项功能，因为它的开销很小并且可以在不同的域中轻松使用。

• 信息交换：JSON Web Token是在各方之间安全地传输信息的好方法。因为可以对JWT进行签名（例如，使用公钥/私钥对），所以您可以确定发件人是他们所说的人。此外，由于签名是使用标头和有效负载计算的，因此您还可以验证内容是否遭到篡改。

那么，有人就会说了，道理我都懂，我应该怎样去实现呢？莫慌。。 

如何实现？

接下来我会用python实现JWT，不想拉仇恨，但是，python大法好啊。。。。

在前后端分离的项目中，我们需要与前端约定一种身份认证机制。当用户登录的时候，后端会生成token，然后返回给前端，前端需要将token拿到并按照一定规则放到header中，在下一次请求的时候一并发送给后端，后端进行token身份校验。

这里我们约定前端请求后端服务时需要添加头信息Authorization ,内容为token。

我用的是fastapi web框架，搭建项目非常快。

from datetime import timedelta, datetime

import jwt
from fastapi import FastAPI, HTTPException, Depends
from starlette.status import HTTP_401_UNAUTHORIZED
from starlette.requests import Request
app = FastAPI()

SECRET_KEY = "sdifhgsiasfjaofhslio" # JWY签名所使用的密钥，是私密的，只在服务端保存
ALGORITHM = "HS256" # 加密算法，我这里使用的是HS256
@app.get("/")
async def root():
    return {
   "message": "Hello World"}

@app.post("/create_token")
def create_token(username,password):
    if username == "123" and password == "123":
        access_token_expires = timedelta(minutes=60)
        expire = datetime.utcnow() + access_token_expires

        payload = {
                    "sub": username,
                    "exp": expire
                     }
        # 生成Token,返回给前端
        access_token = jwt.encode(payload, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)
        return {
   "access_token": access_token, "token_type": "bearer"}

    else:
        raise HTTPException(
            status_code=HTTP_401_UNAUTHORIZED,
            detail="username or password are not true",
            headers={
   "WWW-Authenticate": "Bearer"}
        )


def authorized_user(token):
    try:
        payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=[ALGORITHM])
        username: str = payload.get("sub")
        print(username)
        if username == "123":
            return username
    except jwt.PyJWTError:
        raise HTTPException(
        status_code=HTTP_401_UNAUTHORIZED,
        detail="认证失败,无权查看",
        headers={
   "WWW-Authenticate": "Bearer"},)



@app.get("/app")
def create_token(request: Request):
    print(request.headers.get("host"), request.headers.get("Authorization"))
    user = authorized_user(request.headers.get("Authorization")) # 验证Token
    if user:
        return {
   "username": user,"detail": "JWT通过，查询成功"}

这里，由于现有的JWT库已经帮我们封装好了，我们可以使用JWT直接生成 token，不用手动base64加密和拼接。

测试一下：

启动项目之后，我们打开http://127.0.0.1:8000/docs# ，就会看到以下我们编写好的api:

首先，我们先验证一下create_token接口

当我们输入用户名，密码后，后端进行验证，验证成功后会返回给前端一个token，也就是JWT。当前端拿到这个token之后，下次在请求的时候就必须要带上这个token了，因为前后端已经约定好了。接下来我们试一下：

认证失败？？？

什么原因导致的呢？？让我们点开检查抓一下包看看：

恍然大悟，刚才我们说过，前后端事先约定好的，请求的header中一定要带上token，在Authorization ,内容token。我们现在这个请求的header中并没有带上token，那这种debug模式下又是改不了请求header信息的，我们可以使用接口测试工具进行测试，我主推Postman!!!，让我们来试一下：

至此，JWT介绍以及使用梳理完毕。

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