token

在Web领域基于Token的身份验证随处可见。在大多数使用Web API的互联网公司中，tokens 是多用户下处理认证的最佳方式。

以下几点特性会让你在程序中使用基于Token的身份验证

1.无状态、可扩展

 2.支持移动设备

 3.跨程序调用

 4.安全

 

那些使用基于Token的身份验证的大佬们

大部分你见到过的API和Web应用都使用tokens。例如Facebook, Twitter, Google+, GitHub等。

一，Token的起源

在介绍基于Token的身份验证的原理与优势之前，不妨先看看之前的认证都是怎么做的。

　　基于服务器的验证

　  我们都是知道HTTP协议是无状态的，这种无状态意味着程序需要验证每一次请求，从而辨别客户端的身份。

在这之前，程序都是通过在服务端存储的登录信息来辨别请求的。这种方式一般都是通过存储Session来完成。

随着Web，应用程序，已经移动端的兴起，这种验证的方式逐渐暴露出了问题。尤其是在可扩展性方面。

 

基于服务器验证方式暴露的一些问题

1.Seesion：每次认证用户发起请求时，服务器需要去创建一个记录来存储信息。当越来越多的用户发请求时，内存的开销也会不断增加。

2.可扩展性：在服务端的内存中使用Seesion存储登录信息，伴随而来的是可扩展性问题。

3.CORS(跨域资源共享)：当我们需要让数据跨多台移动设备上使用时，跨域资源的共享会是一个让人头疼的问题。在使用Ajax抓取另一个域的资源，就可以会出现禁止请求的情况。

4.CSRF(跨站请求伪造)：用户在访问银行网站时，他们很容易受到跨站请求伪造的攻击，并且能够被利用其访问其他的网站。

在这些问题中，可扩展行是最突出的。因此我们有必要去寻求一种更有行之有效的方法。

 

基于Token的验证原理

基于Token的身份验证是无状态的，我们不将用户信息存在服务器或Session中。

这种概念解决了在服务端存储信息时的许多问题

　　NoSession意味着你的程序可以根据需要去增减机器，而不用去担心用户是否登录。

基于Token的身份验证的过程如下:

1.用户通过用户名和密码发送请求。

2.程序验证。

3.程序返回一个签名的token 给客户端。

4.客户端储存token,并且每次用于每次发送请求。

5.服务端验证token并返回数据。

 每一次请求都需要token。token应该在HTTP的头部发送从而保证了Http请求无状态。我们同样通过设置服务器属性Access-Control-Allow-Origin:* ，让服务器能接受到来自所有域的请求。需要主要的是，在ACAO头部标明(designating)*时，不得带有像HTTP认证，客户端SSL证书和cookies的证书。

  实现思路：

1.用户登录校验，校验成功后就返回Token给客户端。

2.客户端收到数据后保存在客户端

3.客户端每次访问API是携带Token到服务器端。

4.服务器端采用filter过滤器校验。校验成功则返回请求数据，校验失败则返回错误码

 

当我们在程序中认证了信息并取得token之后，我们便能通过这个Token做许多的事情。

我们甚至能基于创建一个基于权限的token传给第三方应用程序，这些第三方程序能够获取到我们的数据（当然只有在我们允许的特定的token）

 

二， Tokens的优势

无状态、可扩展

在客户端存储的Tokens是无状态的，并且能够被扩展。基于这种无状态和不存储Session信息，负载负载均衡器能够将用户信息从一个服务传到其他服务器上。

如果我们将已验证的用户的信息保存在Session中，则每次请求都需要用户向已验证的服务器发送验证信息(称为Session亲和性)。用户量大时，可能会造成

 一些拥堵。

但是不要着急。使用tokens之后这些问题都迎刃而解，因为tokens自己hold住了用户的验证信息。

安全性

请求中发送token而不再是发送cookie能够防止CSRF(跨站请求伪造)。即使在客户端使用cookie存储token，cookie也仅仅是一个存储机制而不是用于认证。不将信息存储在Session中，让我们少了对session操作。 

token是有时效的，一段时间之后用户需要重新验证。我们也不一定需要等到token自动失效，token有撤回的操作，通过token revocataion可以使一个特定的token或是一组有相同认证的token无效。

可扩展性

Tokens能够创建与其它程序共享权限的程序。例如，能将一个随便的社交帐号和自己的大号(Fackbook或是Twitter)联系起来。当通过服务登录Twitter(我们将这个过程Buffer)时，我们可以将这些Buffer附到Twitter的数据流上(we are allowing Buffer to post to our Twitter stream)。

使用tokens时，可以提供可选的权限给第三方应用程序。当用户想让另一个应用程序访问它们的数据，我们可以通过建立自己的API，得出特殊权限的tokens。

多平台跨域

我们提前先来谈论一下CORS(跨域资源共享)，对应用程序和服务进行扩展的时候，需要介入各种各种的设备和应用程序。

Having our API just serve data, we can also make the design choice to serve assets from a CDN. This eliminates the issues that CORS brings up after we set a quick header configuration for our application.

只要用户有一个通过了验证的token，数据和资源就能够在任何域上被请求到。

          Access-Control-Allow-Origin: *       

基于标准

创建token的时候，你可以设定一些选项。我们在后续的文章中会进行更加详尽的描述，但是标准的用法会在JSON Web Tokens体现。

最近的程序和文档是供给JSON Web Tokens的。它支持众多的语言。这意味在未来的使用中你可以真正的转换你的认证机制。

关于JSON Web Tokens.

secret = b'\x7d\xef\x87\xd5\xf8\xbb\xff\xfc\x80\x91\x06\x91\xfd\xfc\xed\x69'
#  随机字符串 


def create_token():

    username = '苟陇辉'
    password = 123
    payload = {
        "iss": "gusibi.com",  # 签发人
        "iat": int(time.time()),  # 签发时间
        "exp": int(time.time()) + 86400 * 7,  # 过期时间
        "aud": "www.gusibi.com",  # 受众
        "username": username,  # 私有字段
        "scopes": ['open']  # 私有字段
    }
    token = jwt.encode(payload, secret, algorithm='HS256')
    return token.decode("ascii")


def verify_bearer_token(token):
    #  如果在生成token的时候使用了aud参数，那么校验的时候也需要添加此参数
    payload = jwt.decode(token, secret, audience='www.gusibi.com', algorithms=['HS256'])
    print(payload)  # 若校验失败，则会报错
    if payload:
        return payload
    return False


ttt = create_token()
print("ttt", ttt)
print(verify_bearer_token(ttt))

三，公匙与私匙加密操作

# pip install rsa

import rsa

# 生成密钥
(pubkey, privkey) = rsa.newkeys(1024)

# 保存密钥
with open('public.pem', 'w+') as f:
    f.write(pubkey.save_pkcs1().decode())

with open('private.pem', 'w+') as f:
    f.write(privkey.save_pkcs1().decode())

# 导入密钥
with open('public.pem', 'r') as f:
    pubkey = rsa.PublicKey.load_pkcs1(f.read().encode())

with open('private.pem', 'r') as f:
    privkey = rsa.PrivateKey.load_pkcs1(f.read().encode())

# 明文
message = 'hello'
print(message)

# 公钥加密
crypto = rsa.encrypt(message.encode("utf-8"), pubkey)
print('pub encode', crypto)

# 私钥解密
message = rsa.decrypt(crypto, privkey).decode()
print('pri decode', message)

# 私钥签名
signature = rsa.sign(message.encode(), privkey, 'SHA-1')
print('sign', signature)

# 公钥验证
verify = rsa.verify(message.encode(), signature, pubkey)
print('verify ', verify)  # 验证失败报错

 token制作：

首先准备好一对 公匙、私匙

用户登陆成功之后，得到信息{'username': 'xxx', 'id': 'xxx'}，将这个信息利用私匙加密该序列化后的字典，得到一个字符串返回给前端，在访问子页面时，带着这个token,后段用公匙解密，若能解开，就认证成功！