Python Flask 实战：使用 JWT 进行身份验证

在现代 Web 应用程序中，安全性是非常重要的，而用户身份验证是安全性的重中之重。JSON Web Token (JWT) 是一种流行的身份验证标准，可以作为身份验证和授权的安全传输方式。在本文中，我们将使用 Python Flask 框架实现 JWT 身份验证。

1. 什么是 JWT

JSON Web Token (JWT) 是一种开放标准（RFC 7519），用于在用户和服务器之间传递安全声明。JWT 是一种紧凑的、URL 安全的方式，用于将 JSON 对象作为安全令牌传输。JWT 由三部分组成，分别是头部、载荷和签名。

- 头部

头部包含两个部分，分别是令牌的类型（即 JWT）和使用的加密算法（例如 HMAC SHA256 或 RSA）。

- 载荷

载荷是 JWT 的主要内容，它包含了存储在令牌中的声明。声明是关于实体（通常是用户）和其他数据的声明。有三种类型的声明：注册声明、公共声明和私有声明。

- 签名

签名是将头部和载荷组合起来，然后使用私钥（用于对称加密）或公钥（用于非对称加密）加密的字符串。签名用于验证消息的完整性和发送者的身份。

2. 安装 Flask

在开始之前，需要安装 Flask。可以在命令行中输入以下命令来安装 Flask：

```python
pip install Flask
```

3. 基本的 Flask 应用程序

在开始使用 JWT 进行身份验证之前，我们需要先了解一些 Flask 的基础知识，以创建一个基本的 Flask 应用程序。在 Python 中，非常容易创建 Flask 应用程序，只需要几行代码就可以了。

```python
from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return 'Hello, World!'
```

在上面的代码中，我们导入了 Flask 库，并创建了一个 Flask 应用程序实例。然后，我们定义了一个路由，当用户访问根路径（/）时，会返回一个 “Hello, World!” 的字符串。

现在，我们可以通过运行以下命令来启动 Flask 应用程序：

```python
export FLASK_APP=app.py
flask run
```

在浏览器中打开 http://127.0.0.1:5000，你应该能看到 “Hello, World!” 的字符串。

4. 使用 Flask-JWT 进行身份验证

现在，我们来安装 Flask-JWT，它是一个用于在 Flask Web 应用程序中实现 JWT 的扩展。在命令行中输入以下命令来安装 Flask-JWT：

```python
pip install Flask-JWT
```

然后，我们需要在 Flask 应用程序中设置一些配置，包括 JWT 密钥、JWT 认证地址等。以下是一个示例配置：

```python
import os
from flask import Flask
from flask_jwt import JWT, jwt_required, current_identity
from werkzeug.security import safe_str_cmp

app = Flask(__name__)
app.config['SECRET_KEY'] = 'super-secret'
app.config['JWT_AUTH_URL_RULE'] = '/login'
app.config['JWT_EXPIRATION_DELTA'] = timedelta(seconds=1800)

def authenticate(username, password):
    if username == 'john' and password == 'pass':
        return User(1, username, password)

def identity(payload):
    user_id = payload['identity']
    return User.query.get(user_id)

jwt = JWT(app, authenticate, identity)

@app.route('/protected')
@jwt_required()
def protected():
    return '%s' % current_identity
```

在上述代码中，我们定义了一个 `authenticate()` 函数和一个 `identity()` 函数，它们分别用于验证用户凭据和从 JWT 令牌中获得用户信息。我们还使用 `@jwt_required()` 装饰器来保护受保护的路由，以确保只有经过身份验证的用户才能访问它。

5. 使用 Postman 进行测试

现在，我们已经准备好进行测试了。在这里我们将使用 Postman 来测试我们的应用程序。在 Postman 中，我们需要使用 `POST` 请求，使用以下示例数据：

```
{
    "username": "john",
    "password": "pass"
}
```

当数据被发送时，服务器会返回一个包含 JWT 令牌的 JSON 响应。现在，我们可以使用此令牌来访问受保护的路由。

使用 `GET` 请求，访问 `http://localhost:5000/protected`，并将 JWT 令牌添加到请求头中。如果 JWT 令牌有效，则服务器将返回 `current_identity` 中包含的用户信息。

6. 结论

在本文中，我们学习了如何使用 Python Flask 和 Flask-JWT 扩展来实现 JWT 身份验证。JWT 是一种快速、简单且安全的身份验证方法，可以用于 Web 应用程序中。使用 Flask-JWT 扩展可以快速创建安全的 Web 应用程序，无需编写大量的身份验证代码。