FastAPI（59）- 详解使用 OAuth2PasswordBearer + JWT 认证

JWT

• JSON Web Tokens
• 它是一个将 JSON 对象编码为密集且没有空格的长字符串的标准
• 使用 JWT token 和安全密码 hash 使应用程序真正安全

JWT 小栗子

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

• 它还没有加密，因此任何人都可以从该字符串中恢复信息
• 但是已经加签了，因此，当收到发出的 token 时，可以验证是否实际发出了它
• 创建一个有效期为 1 周的 token，然后当用户第二天带着 token 回来时，知道该用户仍然登录到系统中
• 一周后，令牌将过期，用户将无法获得授权，必须重新登录以获取新的 token
• 如果用户（或第三方）试图修改 token 以更改过期时间，将能够发现它，因为签名不匹配

前提

需要安装 python-jose 来在 Python 中生成和验证 JWT token

pip install python-jose
pip install cryptography

JWT 流程

• 前端登录提交用户名、密码
• 后端拿到用户名、密码进行验证，如果没问题，则返回 token
• 前端访问需要认证的 url 时携带 token
• 后端拿到 token 进行验证
• 验证通过返回用户信息及访问的 url 信息

hash 密码

前提

• 数据库存储的密码不能是明文的，需要加密
• PassLib 是一个用于处理哈希密码的包
• 推荐的算法是 「Bcrypt」

pip install passlib
pip install bcrypt

包含的功能

• hash 密码
• 验证 hash 密码是否一致
• 通过用户名、密码验证用户

hash 密码

# 导入 CryptContext
from passlib.context import CryptContext

pwd_context = CryptContext(schemes=['bcrypt'], deprecated="auto")

# 密码加密
def hash_password(password: str) -> str:
    return pwd_context.hash(password)

验证 hash 密码是否一致

# 验证密码
def verify_password(plain_password, hashed_password):
    return pwd_context.verify(plain_password, hashed_password)

通过用户名、密码验证用户

# 模拟从数据库中根据用户名查找用户
def get_user(db, username: str):
    if username in db:
        user_dict = db[username]
        return UserInDB(**user_dict)

# 根据用户名、密码来验证用户
def authenticate_user(db, username: str, password: str):
    # 1、通过用户名模拟去数据库查找用户
    user = get_user(db, username)
    if not user:
        # 2、用户不存在
        return False
    if not verify_password(password, user.hashed_password):
        # 3、密码验证失败
        return False
    # 4、验证通过，返回用户信息
    return user

处理 JWT token

生成用于签名 JWT token 的随机密钥

在命令行敲

> openssl rand -hex 32
dc393487a84ddf9da61fe0180ef295cf0642ecbc5d678a1589ef2e26b35fce9c

常量池

方便后续复用

# 常量池
# 通过 openssl rand -hex 32 生成的随机密钥
SECRET_KEY = "dc393487a84ddf9da61fe0180ef295cf0642ecbc5d678a1589ef2e26b35fce9c"
# 加密算法
ALGORITHM = "HS256"
# 过期时间，分钟
ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES = 30

创建生成 JWT token 需要用的 Pydantic Model

其实不创建也没事，但这里为了规范和数据校验功能，还是建吧

# 返回给客户端的 Token Model
class Token(BaseModel):
    access_token: str
    token_type: str

class TokenData(BaseModel):
    username: Optional[str] = None

生成 JWT token

# 导入 JWT 相关库
from jose import JWTError, jwt

# 用户名、密码验证成功后，生成 token
def create_access_token(
        data: dict,
        expires_delta: Optional[timedelta] = None):
    to_encode = data.copy()
    if expires_delta:
        expire = datetime.utcnow() + expires_delta
    else:
        expire = datetime.utcnow() + timedelta(minutes=15)
    to_encode.update({"exp": expire})
    # 加密
    encoded_jwt = jwt.encode(to_encode, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)
    return encoded_jwt

修改 get_current_user

获取 token 后解码并获取用户

# 导入 JWT 相关库
from jose import JWTError, jwt

# 根据当前用户的 token 获取用户，token 已失效则返回错误码
async def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    credentials_exception = HTTPException(
        status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED,
        detail="Could not validate credentials",
        headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
    )
    try:
        # 1、解码收到的 token
        payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=ALGORITHM)
        # 2、拿到 username
        username: str = payload.get("sub")
        if not username:
            # 3、若 token 失效，则返回错误码
            raise credentials_exception
        token_data = TokenData(username=username)
    except JWTError:
        raise credentials_exception
    # 4、获取用户
    user = get_user(fake_users_db, username=token_data.username)
    if not user:
        raise credentials_exception
    # 5、返回用户
    return user

修改获取 token 的路径操作函数

# OAuth2 获取 token 的请求路径
@app.post("/token", response_model=Token)
async def login(form_data: OAuth2PasswordRequestForm = Depends()):
    # 1、获取客户端传过来的用户名、密码
    username = form_data.username
    password = form_data.password
    # 2、验证用户
    user = authenticate_user(fake_users_db, username, password)
    if not user:
        # 3、验证失败，返回错误码
        raise HTTPException(
            status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED,
            detail="Incorrect username or password",
            headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
        )
    access_token_expires = timedelta(minutes=ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES)
    # 4、生成 token
    access_token = create_access_token(
        data={"sub": user.username},
        expires_delta=access_token_expires
    )
    # 5、返回 JSON 响应
    return {"access_token": access_token, "token_type": "bearer"}

sub 的是什么？

• JWT 规范中有一个 sub key，子健
• 它是可选的，这里的作用是通过用户名设置用户标识
• 子健应该在整个应用程序中具有唯一的标识符，并且它应该是一个字符串

完整的代码

#!usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
"""
# author: 小菠萝测试笔记
# blog:  https://www.cnblogs.com/poloyy/
# time: 2021/10/6 12:05 下午
# file: 49_bearer.py
"""
from typing import Optional

import uvicorn
from fastapi import FastAPI, Depends, HTTPException, status
from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer, OAuth2PasswordRequestForm
from pydantic import BaseModel
from datetime import datetime, timedelta
# 导入 CryptContext
from passlib.context import CryptContext
# 导入 JWT 相关库
from jose import JWTError, jwt

# 常量池
# 通过 openssl rand -hex 32 生成的随机密钥
SECRET_KEY = "dc393487a84ddf9da61fe0180ef295cf0642ecbc5d678a1589ef2e26b35fce9c"
# 加密算法
ALGORITHM = "HS256"
# 过期时间，分钟
ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES = 30

# 模拟数据库
fake_users_db = {
    "johndoe": {
        "username": "johndoe",
        "full_name": "John Doe",
        "email": "johndoe@example.com",
        "hashed_password": "$2b$12$EixZaYVK1fsbw1ZfbX3OXePaWxn96p36WQoeG6Lruj3vjPGga31lW",
        "disabled": False,
    }
}

# 返回给客户端的 User Model，不需要包含密码
class User(BaseModel):
    username: str
    email: Optional[str] = None
    full_name: Optional[str] = None
    disabled: Optional[bool] = None

# 继承 User，用于密码验证，所以要包含密码
class UserInDB(User):
    hashed_password: str

# 获取 token 路径操作函数的响应模型
class Token(BaseModel):
    access_token: str
    token_type: str

class TokenData(BaseModel):
    username: Optional[str] = None

# 实例对象池
app = FastAPI()

oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="token")

pwd_context = CryptContext(schemes=['bcrypt'], deprecated="auto")

# 密码加密
def hash_password(password: str) -> str:
    return pwd_context.hash(password)

# 验证密码
def verify_password(plain_password, hashed_password):
    return pwd_context.verify(plain_password, hashed_password)

# 模拟从数据库中根据用户名查找用户
def get_user(db, username: str):
    if username in db:
        user_dict = db[username]
        return UserInDB(**user_dict)

# 根据用户名、密码来验证用户
def authenticate_user(db, username: str, password: str):
    # 1、通过用户名模拟去数据库查找用户
    user = get_user(db, username)
    if not user:
        # 2、用户不存在
        return False
    if not verify_password(password, user.hashed_password):
        # 3、密码验证失败
        return False
    # 4、验证通过，返回用户信息
    return user

# 用户名、密码验证成功后，生成 token
def create_access_token(
        data: dict,
        expires_delta: Optional[timedelta] = None):
    to_encode = data.copy()
    if expires_delta:
        expire = datetime.utcnow() + expires_delta
    else:
        expire = datetime.utcnow() + timedelta(minutes=15)
    to_encode.update({"exp": expire})
    # 加密
    encoded_jwt = jwt.encode(to_encode, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)
    return encoded_jwt

# OAuth2 获取 token 的请求路径
@app.post("/token", response_model=Token)
async def login(form_data: OAuth2PasswordRequestForm = Depends()):
    # 1、获取客户端传过来的用户名、密码
    username = form_data.username
    password = form_data.password
    # 2、验证用户
    user = authenticate_user(fake_users_db, username, password)
    if not user:
        # 3、验证失败，返回错误码
        raise HTTPException(
            status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED,
            detail="Incorrect username or password",
            headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
        )
    access_token_expires = timedelta(minutes=ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES)
    # 4、生成 token
    access_token = create_access_token(
        data={"sub": user.username},
        expires_delta=access_token_expires
    )
    # 5、返回 JSON 响应
    return {"access_token": access_token, "token_type": "bearer"}

# 根据当前用户的 token 获取用户，token 已失效则返回错误码
async def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    credentials_exception = HTTPException(
        status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED,
        detail="Could not validate credentials",
        headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
    )
    try:
        # 1、解码收到的 token
        payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=ALGORITHM)
        # 2、拿到 username
        username: str = payload.get("sub")
        if not username:
            # 3、若 token 失效，则返回错误码
            raise credentials_exception
        token_data = TokenData(username=username)
    except JWTError:
        raise credentials_exception
    # 4、获取用户
    user = get_user(fake_users_db, username=token_data.username)
    if not user:
        raise credentials_exception
    # 5、返回用户
    return user

# 判断用户是否活跃，活跃则返回，不活跃则返回错误码
async def get_current_active_user(user: User = Depends(get_current_user)):
    if user.disabled:
        raise HTTPException(status_code=status.HTTP_400_BAD_REQUEST, detail="Invalid User")
    return user

# 获取当前用户信息
@app.get("/user/me")
async def read_user(user: User = Depends(get_current_active_user)):
    return user

# 正常的请求
@app.get("/items/")
async def read_items(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    return {"token": token}

if __name__ == '__main__':
    uvicorn.run(app="49_bearer:app", reload=True, host="127.0.0.1", port=8080)

请求结果