JWT认证方案与禁用令牌策略

认证方案

1.1 jwt

• 对比状态保持机制

  • APP不支持状态保持
  • 状态保持有同源策略, 无法跨服务器传递

• 不可逆加密

  • md5 sha1 sha256
  • 主要用于数据认证, 防止数据被修改

• 消息摘要 MD

  • 通过哈希算法将任意长度内容转为定长内容, 且相同内容的哈希值始终相同, 不同内容的哈希值不同(极小概率出现碰撞)

  • 由于其唯一性, 一般将数据的哈希值称为数据的摘要信息, 称为数据的"指纹", 用于检测数据是否被修改

  • 代表算法 sha1 sha256 md5

  • 缺点

    • 哈希算法是公开的, 如果可以获取到明文, 就可以穷举出使用的算法

• 消息认证 MA

  • 哈希算法基础上混入秘钥, 防止哈希算法被破解, 避免签名被伪造

  • 代表算法 hmacsha256

  • JWT一般会采用 消息认证 机制

    • 一般的web应用, 不会将秘钥交给客户端 ,也就表示客户端不会验签服务器的身份

  • 缺点

    • 一旦秘钥泄露, 仍然可以伪造签名

• 数字签名

  • 利用非对称加密对摘要信息进行加密, 避免摘要信息被伪造

  • 非对称加密采用秘钥对

    • 公钥和私钥
    • 公钥加密, 私钥解密
    • 私钥加密, 公钥解密
    • 私钥可以推出公钥, 公钥无法推出私钥

  • 发送者使用私钥对数据摘要加密(签名), 接收者使用对应的公钥解密, 然后对数据进行哈希处理, 比对摘要信息是否一致

  • 代表算法 RSA

  • 使用场景

    • 安全级别要求比较高的系统, 如银行等

  • 优点

    • 客户端不会像消息认证一样保存秘钥, 而是保存了非对称加密的公钥, 即使客户端被破解, 公钥被获取, 也无法通过公钥生成合法的签名

  • 缺点

    • 效率低

1.2 PyJWT

• 安装 pip install PyJWT

  import jwt
  from datetime import datetime, timedelta
  from jwt import PyJWTError
  
  # 包装数据  jwt的规范中要求通过exp参数来设置有效期, 要求有效期使用格林尼治时间
  payload = {'payload': 'test', 'exp': datetime.utcnow() + timedelta(seconds=30)}
  
  key = 'secret'
  # # 生成jwt
  # token = jwt.encode(payload, key, algorithm='HS256')
  # print(token)
  
  
  token = b'eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJwYXlsb2FkIjoidGVzdCIsImV4cCI6MTU2MjgwOTkzMn0.BSc0A2ibdjHTlmW7wtWfj5ZGkny8RX8tV12313'
  # 验证jwt    pyjwt内部对有效期进行了验证, 如果超过时间, 会报错
  try:
      ret = jwt.decode(token, key, algorithms='HS256')
      print(ret)
  except PyJWTError as e:
      print("jwt认证失败")
  

• 数字签名

  • 使用openssl 生成RSA秘钥对

    # 生成私钥，指定私钥的长度为2048bit   1024基本安全, 2048非常安全
    openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 2048
    # 根据私钥生成对应的公钥
    openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key_2048.pub
    # 私钥转化成pkcs8格式, 非必须，pkcs8格式解析起来更方便
    openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -outform PEM -nocrypt > rsa_private_key_pkcs8.pem
    

    import jwt
    
    """服务器使用私钥生成签名  对数据摘要加密 称为 签名"""
    # with open('rsa_private_key_pkcs8.pem', 'rb') as f:
    #     private_key = f.read()
    #     # 生成数字签名
    #     encoded = jwt.encode({'some': 'payload'}, private_key, algorithm='RS256')
    #     print(encoded)
    
    
    """客户端用公钥验签"""
    encoded = b'eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJSUzI1NiJ9.eyJzb21lIjoicGF5bG9hZCJ9.S3gxuFvPiYk2752deTDm6qupj53S0b_-WvFZLKnWzLgDTFjFF_uiwmI6GAT1mKaNvWIyxFQ1PMUPxjkdLuJpGbN3hpHM_eKaQNm_RTvY8UUh6tvq8kpH4FAF2WOglwQK9f3nS8R73PrYhQFDHcfSEBWoJJPva_Pb3YEPMawUTPmd8aeS2uma4n9JqaZwCWm1GE-6S0lKNHp7ZWMlxb5E1R_FgSLIiE3qQq-mWsweyMRtsyCBCaB1W6Y24EYuDW0KHu6k6jGZdwwABVuwyKXKVTTf_XvxM3X41ggpY6mkarSXZsF3-Aw_jWOUBHy9VBHfPCeklur6oMfyGT4FQzkcQQ'
    
    
    with open('rsa_public_key_2048.pub', 'rb') as f:
        public_key = f.read()
        decoded = jwt.decode(encoded, public_key, algorithms='RS256')
        print(decoded)
    

1.3 JWE

• 可逆加密

  • 对称加密
    • 代表算法 des 3des aes
    • 快
  • 非对称加密
    • 代表算法 RSA
    • 慢, 不适合大型数据加密
    • 加密时, 一般公钥加密, 私钥解密, 与签名相反
    • 一般私有只有一方持有, 公钥则可以多方持有(公钥公开)
    • 私钥唯一, 使用私钥签名, 公钥验签, 可以保证签名者身份唯一
      • 加密时, 私钥解密, 保证可以解密者唯一
    • 生成方式 openssl
  • 主要用于数据加密

• 最佳方案JWE

  • 传输的数据使用对称加密, 生成数据密文, 对称加密秘钥是随机的
  • 为了防止数据篡改, 对数据密文进行摘要认证(一般使用消息认证), 摘要认证的秘钥也是随机的
  • 对称加密的秘钥 和 摘要认证的秘钥 使用非对称加密进行处理
  • JWE的耗时远高于JWS
  • 用于金融领域

• 安装 pip install authlib

1.4 refresh token

1.4.1 刷新token实现流程

• 特点
  • 访问令牌虽然使用频繁, 但是有效期短, 只有两个小时
  • 刷新令牌有效期长, 但是访问次数少, 可以减少泄露的风险

1.4.2 登录接口

• 接口设计

• 视图逻辑
• 生成令牌

1.4.3 访问控制

• 对于所有的接口都需要获取认证信息 使用请求钩子实现
• 对于指定的接口进行访问控制 使用装饰器
• 请求钩子和装饰器

1.4禁用令牌

• 需求场景

  • 用户修改密码, 需要颁发新的token, 禁用还在有效期的旧token
  • 后台封禁用户

• 逻辑

  • 禁用旧密码的令牌

  import random
  
  from redis import StrictRedis
  
  redis_client = StrictRedis()
  
  user_id = 111
  key = 'user:{}'.format(user_id)
  token = None  # 记录token
  
  
  def update_pwd():
      """修改密码"""
      print('修改完成密码')
  
      # 先删除已有的白名单
      if redis_client.exists(key):
          redis_client.delete(key)
  
      # 将修改了密码的用户记录到白名单中
      redis_client.sadd(key, 1)
      # 设置有效期
      redis_client.expire(key, 60 * 60 * 2)
  
  
  def login():
      """登录"""
      print('登录成功')
  
      # 生成新的token
      global token
      token = random.randint(100, 999)
  
      # 判断是否有该用户对应的白名单
      if redis_client.exists(key):
          # 将token加入到白名单中
          redis_client.sadd(key, token)
  
  
  def verify():
      """校验认证"""
      print('验证token成功')
      # 判断该用户是否有白名单(如果有, 说明修改过密码)
      if redis_client.exists(key):
          # 判断该token是否在白名单中
          if redis_client.sismember(key, token):
              # 如果在, 允许访问
              print("是新token, 允许访问")
          else:
              # 如果不在, 重新登录
              print('是旧token, 需要重新登录')
      else:
          print("没有修改过密码. 允许访问")
  
  if __name__ == '__main__':
      update_pwd()
      login()
      verify()
  

参考：https://www.cnblogs.com/yblackd/p/12254209.html