jwt

jwt :JSON Web Token (JWT) 一种凭证，是一个开放标准(RFC 7519)，它定义了一种紧凑的、自包含的方式，用于作为JSON对象在各方之间安全地传输信息。该信息可以被验证和信任，因为它是数字签名的。

包括三个部分：Header 头部、payload 载荷、Signature签名每一部分用圆点 . 连接

Header

header典型的由两部分组成：token的类型（“JWT”）和算法名称（比如：HMAC SHA256或者RSA等等）。

例如：

然后，用Base64对这个JSON编码就得到JWT的第一部分

Payload

JWT的第二部分是payload，它包含声明（要求）。声明是关于实体(通常是用户)和其他数据的声明。声明有三种类型: registered, public 和 private。

Registered claims : 这里有一组预定义的声明，它们不是强制的，但是推荐。比如：iss (issuer), exp (expiration time), sub (subject), aud (audience)等。
Public claims : 可以随意定义。
Private claims : 用于在同意使用它们的各方之间共享信息，并且不是注册的或公开的声明。

下面是一个例子：

对payload进行Base64编码就得到JWT的第二部分

注意，不要在JWT的payload或header中放置敏感信息，除非它们是加密的。

Signature

为了得到签名部分，你必须有编码过的header、编码过的payload、一个秘钥，签名算法是header中指定的那个，然对它们签名即可。

例如：

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

签名是用于验证消息在传递过程中有没有被更改，并且，对于使用私钥签名的token，它还可以验证JWT的发送方是否为它所称的发送方。

看一张官网的图就明白了：

生成token的算法：

生成token的写法：
包括：内容主体、过期时间、加密算法、秘钥   
 def _set_token(self):
        self.encodeds = jwt.encode({
            'relate_info': {
                "Class_Room_Uid": self.Class_Room_Uid, 
                "Rucode": self.Rucode,
                "BanPaiDeviceId": self.BanPaiDeviceId,
                "PublicCLass": self.PublicCLass,
                "Grade": self.Grade,
                "StudentGroup_Enrollment_Year": self.StudentGroup_Enrollment_Year,
                "VideoCall": self.VideoCall,
                "FaceRecognition": self.FaceRecognition,
            },
            'exp': datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(seconds=JWTConfig.EXP)},
            JWTConfig.SECRET_KEY,
            algorithm=JWTConfig.ALGORITHM
        )
        return True

解压toke的示例：

res = jwt.decode(
                        token,
                        JWTConfig.SECRET_KEY,
                        leeway=JWTConfig.LEEWAY,
                        options=JWTConfig.OPTIONS
                    )

#token验证并更新
def jwtauth(origin_func):

    async def wrapper(self,request, *args, **kwargs):
        try:
            auth = request.token
            if auth:
                parts = auth.split()
                if len(parts) > 1:
                    result = await EC.ResponseReturn(code=7407, data="无效Token")
                    return json(result)

                token = auth
                try:
                    res = jwt.decode(
                        token,
                        JWTConfig.SECRET_KEY,
                        leeway=JWTConfig.LEEWAY,
                        options=JWTConfig.OPTIONS
                    )
                    self.cache = res
                    if request.method == 'GET':
                        if 'Rucode' in kwargs.keys():

                            Rucode = kwargs['Rucode']
                        else:
                            if 'task_id' in kwargs.keys():
                                choose_res = await Choose_Subject_Task.find_one(kwargs['task_id'])
                                if choose_res:
                                    Rucode = choose_res.Rucode
                                else:
                                    arranging_res = await SS_Arranging.find_one(kwargs['task_id'])
                                    Rucode = arranging_res.Rucode
                            else:
                                Rucode = ""
                        if Rucode:
                            if Rucode in [item['Rucode'] for item in res['relate_info']['Rucode']]:
                                pass
                            else:
                                result = await EC.ResponseReturn(code=7105, data="权限不够!")
                                return json(result)
                        else:
                            pass
                    if request.method == 'POST' and request.headers.get("Content-Type")=='application/json':
                        # Rucode = request.json.get("Rucode","").strip()
                        Rucode = self.cache["relate_info"]["Rucode"]
                        if Rucode:
                            pass
                        else:
                            result = await EC.ResponseReturn(code=7105, data="权限不够!")
                            return json(result)

                        # if Rucode:
                        #     if Rucode in [item['Rucode'] for item in res['relate_info']['Rucode']]:
                        #         pass
                        #     else:
                        #         result = await EC.ResponseReturn(code=7105, data="权限不够!")
                        #         return json(result)
                        # else:
                        #     pass

                except (InvalidTokenError, DecodeError, InvalidAudienceError,
                            ExpiredSignatureError, ImmatureSignatureError, InvalidIssuedAtError,
                            InvalidIssuerError, ExpiredSignature, InvalidAudience, InvalidIssuer,
                            MissingRequiredClaimError) as e:
                    result = await EC.ResponseReturn(code=7403, data=str(e))
                    return json(result)
                response = await origin_func(self,request, *args, **kwargs)
                if res['exp'] < int(time.mktime(datetime.datetime.now().timetuple())):
                    print(res)
                    newtoken = jwt.encode({
                                'relate_info': res['relate_info'],
                                'exp': datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(seconds=JWTConfig.EXP)},
                                JWTConfig.SECRET_KEY,
                                algorithm=JWTConfig.ALGORITHM)
                    body = js.loads(response.body)
                    body['token'] = newtoken.decode('utf-8')
                    response.body = js.dumps(body).encode('utf-8')
                return response
            else:
                result = await EC.ResponseReturn(code=7406, data="Tokenmissimg")
                return json(result)
        except Exception as ec:
            # self.revive()
            import traceback
            traceback.print_exc()
            result = await EC.ResponseReturn(code=705, data=str(ec))
            return json(result)

    return wrapper

全部代码

json web token 的工作流程：

在认证的时候，当用户用他们的凭证成功登录以后，一个JSON Web Token将会被返回。此后，token就是用户凭证了，你必须非常小心以防止出现安全问题。一般而言，你保存令牌的时候不应该超过你所需要它的时间。

无论何时用户想要访问受保护的路由或者资源的时候，用户代理（通常是浏览器）都应该带上JWT，典型的，通常放在Authorization header中，用Bearer schema。

header应该看起来是这样的：

Authorization: Bearer <token>

服务器上的受保护的路由将会检查Authorization header中的JWT是否有效，如果有效，则用户可以访问受保护的资源。如果JWT包含足够多的必需的数据，那么就可以减少对某些操作的数据库查询的需要，尽管可能并不总是如此。

如果token是在授权头（Authorization header）中发送的，那么跨源资源共享(CORS)将不会成为问题，因为它不使用cookie。

下面这张图显示了如何获取JWT以及使用它来访问APIs或者资源：

应用（或者客户端）想授权服务器请求授权。例如，如果用授权码流程的话，就是/oauth/authorize
当授权被许可以后，授权服务器返回一个access token给应用
应用使用access token访问受保护的资源（比如：API）

5. 基于Token的身份认证与基于服务器的身份认证

5.1. 基于服务器的身份认证

在讨论基于Token的身份认证是如何工作的以及它的好处之前，我们先来看一下以前我们是怎么做的：

HTTP协议是无状态的，也就是说，如果我们已经认证了一个用户，那么他下一次请求的时候，服务器不知道我是谁，我们必须再次认证

传统的做法是将已经认证过的用户信息存储在服务器上，比如Session。用户下次请求的时候带着Session ID，然后服务器以此检查用户是否认证过。

这种基于服务器的身份认证方式存在一些问题：

Sessions : 每次用户认证通过以后，服务器需要创建一条记录保存用户信息，通常是在内存中，随着认证通过的用户越来越多，服务器的在这里的开销就会越来越大。
Scalability : 由于Session是在内存中的，这就带来一些扩展性的问题。
CORS : 当我们想要扩展我们的应用，让我们的数据被多个移动设备使用时，我们必须考虑跨资源共享问题。当使用AJAX调用从另一个域名下获取资源时，我们可能会遇到禁止请求的问题。
CSRF : 用户很容易受到CSRF攻击。

5.2. JWT与Session的差异

相同点是，它们都是存储用户信息；然而，Session是在服务器端的，而JWT是在客户端的。

Session方式存储用户信息的最大问题在于要占用大量服务器内存，增加服务器的开销。

而JWT方式将用户状态分散到了客户端中，可以明显减轻服务端的内存压力。

Session的状态是存储在服务器端，客户端只有session id；而Token的状态是存储在客户端。

5.3. 基于Token的身份认证是如何工作的

基于Token的身份认证是无状态的，服务器或者Session中不会存储任何用户信息。

没有会话信息意味着应用程序可以根据需要扩展和添加更多的机器，而不必担心用户登录的位置。

虽然这一实现可能会有所不同，但其主要流程如下：

用户携带用户名和密码请求访问
服务器校验用户凭据
应用提供一个token给客户端
客户端存储token，并且在随后的每一次请求中都带着它
服务器校验token并返回数据

注意：

每一次请求都需要token
Token应该放在请求header中
我们还需要将服务器设置为接受来自所有域的请求，用Access-Control-Allow-Origin: *

5.4. 用Token的好处

无状态和可扩展性：Tokens存储在客户端。完全无状态，可扩展。我们的负载均衡器可以将用户传递到任意服务器，因为在任何地方都没有状态或会话信息。
安全：Token不是Cookie。（The token, not a cookie.）每次请求的时候Token都会被发送。而且，由于没有Cookie被发送，还有助于防止CSRF攻击。即使在你的实现中将token存储到客户端的Cookie中，这个Cookie也只是一种存储机制，而非身份认证机制。没有基于会话的信息可以操作，因为我们没有会话!