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  • Vue 和 Django 实现 Token 身份验证

使用 Django 编写的 B/S 应用通常会使用 Cookie + Session 的方式来做身份验证,用户登录信息存储在后台数据库中,前端 Cookie 也会存储少量用于身份核验的数据,由后台直接写入。但是在开发调试阶段,使用 Postman 等请求工具请求登录时,可能会缺失前端本应存储的数据,而导致登录信息核验一直不成功。在本地联调前后端时可能也会有问题。

本篇介绍基于 Token 的身份验证机制,并使用 Vue 和 Django 实现。

基于 Token 的验证流程

与 Session 不同的是,Token 机制不会将用户登录信息存储在后台数据库中,而是生成含有身份信息的 Token 字符串存储在前端中。在前端请求需要验证的后台 API 时,后端将优先拦截并核验身份信息。

基于 Token 的验证流程如下:

  1. 客户端使用用户名和密码请求登录
  2. 服务器收到请求后,验证用户名和密码
  3. 验证成功后,服务端根据用户信息签发一个 Token,返回给客户端
  4. 客户端存储 Token
  5. 客户端每次向服务器发送其它请求时,都要携带 Token
  6. 服务器收到请求,若请求的 API 需要验证身份,则先验证 Token,成功后再返回数据
token.svg

Token 的组成

构造 Token 的方法较多,只要客户端和服务端约定好了生成和验证的格式,则有很多自定义的方法。当然,也有一些标准的写法,例如 JWT,读作 /jot/,表示 JSON Web Tokens。

JWT 标准的 Token 有三个部分:

  • header
  • payload
  • signature

三个部分使用 . 分隔开,且使用 Base64 编码,示例如下:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

Header 主要蕴含两部分内容的信息,分别是 Token 的类型和加密使用的方法。

初始数据对象示例如下:

{
    "typ": "JWT",
    "alg": "HS256"
}

上述数据对象在经过算法加密、Base64 编码后,变为 Token 的第一部分:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

Payload

Payload 为 Token 的具体内容,下面是可选的标准字段,也可以自定义添加需要的内容。

  • iss: Issuer, 发行者
  • sub: Subject, 主题
  • aud: Audience, 观众
  • exp: Expiration time, 过期时间, 可为时间戳格式
  • nbf: Not before
  • iat: Issued at, 发行时间, 可为时间戳格式
  • jti: JWT ID

同样的,该部分初始数据对象经过算法加密、Base64 编码后,变为 Token 的第二部分。

Signature

Signature 为 Token 的签名部分,相当于是前两部分的签名,用于防止其他人篡改 Token 中的信息。在处理时,可以将生成的 Token 前两段内容,使用 MD5 等签名算法进行处理,将结果作为本部分内容。

加密算法

从上面对 Token 组成部分的介绍中,可以了解到,在规定 Token 需蕴含的数据信息后,需要经过一定的算法加密、Base64 编码后成为 Token 的第一、二部分。因此,在生成 Token 时,要解决使用什么加密算法。

此处的加密算法一定要是可逆的、可解密的,因为我们不仅要生成 Token,还要能从 Token 中解析出我们生成时存储的数据,以验证用户信息和 Token 的有效期。因此,这里不能采用 MD5、SHA1 这样的哈希算法,因为它们无法解密,只能用于生成签名。

在 Django 中内置了加密模块 django.core.signing,我们调用其中的 dumps 和 loads 函数实现加密和解密。

示例:

from django.core import signing
data = {
    "username": "Zewan"
}
value = signing.dumps(data) # encrypt
raw = signing.loads(value)  # decrypt
print(value, src)

Django 生成和验证 Token

上面我们已经了解了 Token 机制的流程和采取的加密算法,接下来介绍 Django 中如何编写代码以实现 Token 机制。

我规定 Token 的 Header 部分为 {"typ": "JWP", "alg": "default"},Payload 部分含有用户名 username 和过期时间 exp,Signature 我使用 MD5 算法生成签名。在登录成功后,后端返回给前端 username 和 Token,由前端存储起来;当前端发送需要验证身份信息的请求时,将 username 和 Token 加入请求头中,后端从请求头获取这两部分,从 Token 中解析得到用户名和过期时间,核验请求头中的 username 是否正确及 Token 是否有效。

处理 Token

我在 utils/token.py 文件中实现 Token 的生成和解析数据的功能:

import time
from django.core import signing
import hashlib

HEADER = {'typ': 'JWP', 'alg': 'default'}
KEY = "Zewan"
SALT = "blog.zewan.cc"

def encrypt(obj):
    """加密:signing 加密 and Base64 编码"""
    value = signing.dumps(obj, key=KEY, salt=SALT)
    value = signing.b64_encode(value.encode()).decode()
    return value

def decrypt(src):
    """解密:Base64 解码 and signing 解密"""
    src = signing.b64_decode(src.encode()).decode()
    raw = signing.loads(src, key=KEY, salt=SALT)
    return raw

def create_token(username):
    """生成token信息"""
    # 1. 加密头信息
    header = encrypt(HEADER)
    # 2. 构造Payload(有效期14天)
    payload = {"username": username, "iat": time.time(), 
               "exp": time.time()+1209600.0}
    payload = encrypt(payload)
    # 3. MD5 生成签名
    md5 = hashlib.md5()
    md5.update(("%s.%s" % (header, payload)).encode())
    signature = md5.hexdigest()
    token = "%s.%s.%s" % (header, payload, signature)
    return token

def get_payload(token):
    """解析 token 获取 payload 数据"""
    payload = str(token).split('.')[1]
    payload = decrypt(payload)
    return payload

def get_username(token):
    """解析 token 获取 username"""
    payload = get_payload(token)
    return payload['username']

def get_exp_time(token):
    """解析 token 获取过期时间"""
    payload = get_payload(token)
    return payload['exp']

def check_token(username, token):
    """验证 token:检查 username 和 token 是否一致且未过期"""
    return get_username(token) == username and get_exp_time(token) > time.time()

登录成功批发 Token

在登录请求处理函数中,验证用户名和密码成功后,调用 utils/token.py 文件中的 create_token 函数生成 token,并将 username 和 token 返回前端。代码较为简单,此处不多展示。

中间件拦截验证 (Middleware)

创建一个中间件(Middleware),在前端请求需要身份核验的后端路由时,由该中间件核验其 username 和 token,验证成功后再放行,进入业务处理的 API 中。

我的项目名称为 backend_demo,在自动生成的 backend_demo 包中,我创建 middleware.py 文件,构建中间件。该文件内容如下:

提示:前端向请求头添加 xxx 信息,一般会自动转变为 HTTP_XXX (全部大写)

from utils.token import check_token
from django.http import JsonResponse

try:
    from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin  # Django 1.10.x
except ImportError:
    MiddlewareMixin = object

# 白名单,表示请求里面的路由时不验证登录信息
API_WHITELIST = ["/api/user/login", "/api/user/register"]

class AuthorizeMiddleware(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        if request.path not in API_WHITELIST:
            # 从请求头中获取 username 和 token
            username = request.META.get('HTTP_USERNAME')
            token = request.META.get('HTTP_AUTHORIZATION')
            if username is None or token is None:
                return JsonResponse({'errno': 100001, 'msg': "未查询到登录信息"})
            else:
                # 调用 check_token 函数验证
                if check_token(username, token):
                    pass
                else:
                    return JsonResponse({'errno': 100002, 
                                         'msg': "登录信息错误或已过期"})

实现中间件后,将其添加进项目中,在 settings.py 文件的 MIDDLEWARE 中添加建立的中间件:

MIDDLEWARE = [
    'backend_demo.middleware.AuthorizeMiddleware',
    # ...
]

Vue 存储和携带 Token

登录成功存储 Token

登录成功后,前端获取并存储后端返回的 username 和 token。前端实现存储的方式有很多,我这里使用简单的方法,将其存储在 localStorage 中。

// 此处用 username 和 authorization 表示,放到项目中要依据情况修改该变量标识
localStorage.setItem("username", username);
localStorage.setItem("authorization", authorization);

请求头携带用户名和 Token

接下来实现请求头携带用户名和 Token 信息。

在 Vue.js 实现的项目中,我一般是用 Axios 向后端发送请求。在 Axios 中,不需要在每一处请求的代码中添加请求头代码,只需要在 main.js 中配置 Axios 的默认请求器,即可使所有的请求中 headers 都携带用户名和 token。

main.js 中核心代码如下:

提示:这里填入 headers 中虽然是 username 和 authorization,但会被自动转化为 HTTP_USERNAME 和 HTTP_AUTHORIZATION

import axios from 'axios';

// add username and token into headers
axios.interceptors.request.use(
    config => {
        var username = localStorage.getItem('username');
        var authorization = localStorage.getItem('authorization');
        // 若 localStorage 中含有这两个字段,则添加入请求头
        if (username & authorization) {
            config.headers.authorization = authorization;
            config.headers.username = username;
        }
        return config;
    },
    error => {
        return Promise.reject(error);
    }
);

这样,就在 Vue.js 和 Django 编写的前后端项目中,实现了基于 Token 的身份验证机制。其他前后端框架的 Token 实现原理与本文一致,但是代码需要根据所用框架进行合理修改。


__EOF__

 
  • 本文作者: ZewanHuang
  • 本文链接: https://www.cnblogs.com/zewanhuang/p/16595881.html

    
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