Python JWT 介紹和使用詳解
jwt（ JSON Web Tokens ），是一種開發的行業標準 RFC 7519 ，用于安全的表示雙方之間的聲明。目前，jwt廣泛應用在系統的用戶認證方面，特別是現在前后端分離項目jwt認證流程：
在項目開發中，一般會按照上圖所示的過程進行認證，即：用戶登錄成功之后，服務端給用戶瀏覽器返回一個 token，以后用戶瀏覽器要攜帶 token 再去向服務端發送請求，服務端校驗 token 的合法性，合法則給用戶看數據，否則，返回一些錯誤信息
傳統token方式和jwt在認證方面有什么差異？
傳統 token 方式：用戶登錄成功后，服務端生成一個隨機 token 給用戶，并且在服務端(數據庫或緩存)中保存一份 token，以后用戶再來訪問時需攜帶 token，服務端接收到 token 之后，去數據庫或緩存中進行校驗 token 的是否超時、是否合法 jwt 方式：用戶登錄成功后，服務端通過 jwt 生成一個隨機 token 給用戶（服務端無需保留 token），以后用戶再來訪問時需攜帶token，服務端接收到 token 之后，通過 jwt 對 token 進行校驗是否超時、是否合法2. JWT 創建 token2.1 JWT 生成原理jwt 的生成 token 格式如下，即：由 . 連接的三段字符串組成
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c
生成規則如下：
第一段 HEADER 部分，固定包含算法和 token 類型，對此 json 進行 base64url 加密，這就是 token的第一段
{'alg': 'HS256','typ': 'JWT'}
第二段 PAYLOAD 部分，包含一些數據，對此json進行base64url加密，這就是token的第二段
{'sub': '1234567890','name': 'John Doe','iat': 1516239022...}
第三段 SIGNATURE 部分，把前兩段的 base64url 密文通過. 拼接起來，然后對其進行 HS256 加密，再然后對hs256 密文進行 base64url 加密，最終得到 token 的第三段
base64url(HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload),your-256-bit-secret (秘鑰加鹽)))
最后將三段字符串通過 . 拼接起來就生成了 jwt 的 token
注意：base64url 加密是先做 base64 加密，然后再將 - 替代 + 及 _ 替代 /
2.2 JWT 校驗 token 原理一般在認證成功后，把 jwt 生成的 token 返回給用戶，以后用戶再次訪問時候需要攜帶 token，此時 jwt 需要對token 進行超時及合法性校驗獲取 token 之后，會按照以下步驟進行校驗：
將token分割成 header_segment 、payload_segment 、crypto_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)
對第一部分header_segment 進行 base64url 解密，得到 header
對第二部分payload_segment 進行 base64url 解密，得到 payload
對第三部分crypto_segment 進行 base64url 解密，得到 signature，針對 signature 部分數據進行合法性校驗
拼接前兩段密文，即：signing_input 從第一段明文中獲取加密算法，默認：HS256 使用算法+鹽 對 signing_input 進行加密，將得到的結果和 signature 密文進行比較3. 代碼實現基于 Python 的 pyjwt 模塊創建 jwt 的 token
安裝
pip3 install pyjwt
實現
from datetime import datetime, timedeltaimport jwtclass JwtToken(object): _salt = '@^4_00wedv**pi)+(!w1rwi=d3q4l=ie=g-u$s8jevmj*zgg2h' _expire_message = dict(code=1200, msg='token 已經失效') _unknown_error_message = dict(code=4200, msg='token 解析失敗') @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 = Falsetry: payload_data = jwt.decode(token, cls._salt, algorithms=[’HS256’]) verify_status = Trueexcept jwt.ExpiredSignatureError: payload_data = cls._expire_messageexcept Exception as _err: payload_data = cls._unknown_error_messagereturn verify_status, payload_dataif __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 務必選擇 UTC 時間
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. 參數介紹4.1 示例：import jwtimport datetimedic = { ’exp’: datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(days=1), # 過期時間 ’iat’: datetime.datetime.utcnow(), # 開始時間 ’iss’: ’ChaosMoor’, # 簽名 ’data’: { # 內容，一般存放該用戶id和開始時間’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，校驗簽名print(s)print(type(s))
dic 有官方指定的 key，程序在解密的時候會根據 key 的 Value 判斷是否合法。這些 key 有：
'exp'：在生成 token 時，可以設置該 token 的有效時間，如果我們設置 1 天過期，1 天后我們再解析此 token 會拋出
jwt.exceptions.ExpiredSignatureError: Signature has expired
'nbf'：它指的是該 token 的生效時間，如果使用但是沒到生效時間則拋出：
jwt.exceptions.ImmatureSignatureError: The token is not yet valid (nbf)
'iss'： token 的簽發者，我們可以給他一個字符串，注意，iss 在接收時如果不檢驗也沒有問題，如果我們接收時需要檢驗但是又簽名不一致，則會拋出
jwt.exceptions.InvalidIssuerError: Invalid issuer
'aud'：指定了接收者，接收者在接收時必須提供與 token 要求的一致的接收者（字符串），如果沒寫接收者或者接收者不一致會拋出
jwt.exceptions.InvalidAudienceError: Invalid audience
'iat'：token 的開始時間，如果當前時間在開始時間之前則拋出
jwt.exceptions.InvalidIssuedAtError: Issued At claim (iat) cannot be in the future.
4.2 PyJWT 官方文檔https://pyjwt.readthedocs.io/en/latest/usage.html
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