JWT加密

简介

JWT，全称是Json Web Token， 是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范，可实现无状态、分布式的Web应用授权；

GitHub上jwt的java客户端：https://github.com/jwtk/jjwt

起源

说起JWT，我们应该来谈一谈基于token的认证和传统的session认证的区别。

• 传统的session认证

我们知道，http协议本身是一种无状态的协议，而这就意味着如果用户向我们的应用提供了用户名和密码来进行用户认证，那么下一次请求时，用户还要再一次进行用户认证才行，因为根据http协议，我们并不能知道是哪个用户发出的请求，所以为了让我们的应用能识别是哪个用户发出的请求，我们只能在服务器存储一份用户登录的信息，这份登录信息会在响应时传递给浏览器，告诉其保存为cookie,以便下次请求时发送给我们的应用，这样我们的应用就能识别请求来自哪个用户了,这就是传统的基于session认证。

但是这种基于session的认证使应用本身很难得到扩展，随着不同客户端用户的增加，独立的服务器已无法承载更多的用户，而这时候基于session认证应用的问题就会暴露出来.

• 基于session认证所显露的问题

Session: 每个用户经过我们的应用认证之后，我们的应用都要在服务端做一次记录，以方便用户下次请求的鉴别，通常而言session都是保存在内存中，而随着认证用户的增多，服务端的开销会明显增大。

扩展性: 用户认证之后，服务端做认证记录，如果认证的记录被保存在内存中的话，这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务器上,这样才能拿到授权的资源，这样在分布式的应用上，相应的限制了负载均衡器的能力。这也意味着限制了应用的扩展能力。

CSRF: 因为是基于cookie来进行用户识别的, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

• 基于token的鉴权机制

基于token的鉴权机制类似于http协议也是无状态的，它不需要在服务端去保留用户的认证信息或者会话信息。这就意味着基于token认证机制的应用不需要去考虑用户在哪一台服务器登录了，这就为应用的扩展提供了便利。

流程上是这样的：

• 用户使用用户名密码来请求服务器
• 服务器进行验证用户的信息
• 服务器通过验证发送给用户一个token
• 客户端存储token，并在每次请求时附送上这个token值
• 服务端验证token值，并返回数据
• 这个token必须要在每次请求时传递给服务端，它应该保存在请求头里， 另外，服务端要支持CORS(跨来源资源共享)策略，一般我们在服务端这么做就可以了Access-Control-Allow-Origin: 。

那么我们现在回到JWT的主题上。

• JWT长什么样？

JWT是由三段信息构成的，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

JWT的构成

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)。

数据格式

JWT包含三部分数据：

• Header：头部，通常头部有两部分信息：
  • 声明类型，这里是JWT

  我们会对头部进行base64编码，得到第一部分数据

• Payload：载荷，就是有效数据，一般包含下面信息：
  • 用户身份信息（注意，这里因为采用base64编码，可解码，因此不要存放敏感信息）
  • 注册声明：如token的签发时间，过期时间，签发人等

  这部分也会采用base64编码，得到第二部分数据

• Signature：签名，是整个数据的认证信息。一般根据前两步的数据，再加上服务的的**（secret）**（不要泄漏，最好周期性更换），通过加密算法生成。用于验证整个数据完整和可靠性

生成的数据格式：token==个人证件 jwt=个人身份证

可以看到分为3段，每段就是上面的一部分数据

JWT交互流程

流程图：

步骤翻译：

• 1、用户登录
• 2、服务的认证，通过后根据secret生成token
• 3、将生成的token返回给浏览器
• 4、用户每次请求携带token
• 5、服务端利用公钥解读jwt签名，判断签名有效后，从Payload中获取用户信息
• 6、处理请求，返回响应结果

因为JWT签发的token中已经包含了用户的身份信息，并且每次请求都会携带，这样服务的就无需保存用户信息，甚至无需去数据库查询，完全符合了Rest的无状态规范。

python使用jwt

# -*- coding:utf-8 -*-
# pip install PyJWT
import jwt

#只能对pyhton字典类型进行加密  第一个参数为需要加密的数据 第二个参数为密钥 第三个参数为加密算法
payload={'name':'你好'}
encoded_jwt = jwt.encode(payload=payload,key='secret_key',algorithm='HS256')

print(encoded_jwt)
#加密后是一个二进制的数据
#结果>b'eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJuYW1lIjoiXHU0ZjYwXHU1OTdkIn0.V3flV6UF3Hz0bCqzRTEs_1G46OAOuEM-ku22F14RJL4'

# 解密 第一个参数为需要解密的数据 第二个参数为密钥（密钥输入错误会报错） 第三个参数为所用的加密算法
de_code = jwt.decode(jwt=encoded_jwt,key='secret_key',algorithms=['HS256'])

print(de_code)
#结果> {'name':'你好'}

• 接口实例

#定义验证接口
def auth_required():
    def decorator(view_func):
        def _wrapped_view(self,request, *args, **kwargs):
            import jwt
            encoded_jwt = jwt.encode({'username':'adimn'},'secret_key',algorithm='HS256')
            try:
                de_code = jwt.decode(encoded_jwt,'secret_key',algorithms=['HS256'])
            except Exception as e:
                return HttpResponse('没权限')
            return view_func(self,request, *args, **kwargs)

            # mystr = 0
            # if mystr:
            #     return view_func(self,request, *args, **kwargs)
            # else:
            #     return HttpResponse('没权限')

        return _wrapped_view

    return decorator


class MyTest(View):
    @auth_required()
    def get(self,request):
        return HttpResponse('123')

非对称加密

加密技术是对信息进行编码和解码的技术，编码是把原来可读信息（又称明文）译成代码形式（又称密文），其逆过程就是解码（解密），加密技术的要点是加密算法，加密算法可以分为三类：

• 对称加密，如AES
  • 基本原理：将明文分成N个组，然后使用对各个组进行加密，形成各自的密文，最后把所有的分组密文进行合并，形成最终的密文。
  • 优势：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高
  • 缺陷：双方都使用同样，安全性得不到保证
• 非对称加密，如RSA
  • 基本原理：同时生成两把：私钥和公钥，私钥隐秘保存，公钥可以下发给信任客户端
    • 私钥加密，持有私钥或公钥才可以解密
    • 公钥加密，持有私钥才可解密
  • 优点：安全，难以破解
  • 缺点：算法比较耗时
• 不可逆加密，如MD5，SHA
  • 基本原理：加密过程中不需要使用，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，无法根据密文推算出明文。

RSA算法历史：

1977年，三位数学家Rivest、Shamir 和 Adleman 设计了一种算法，可以实现非对称加密。这种算法用他们三个人的名字缩写：RSA