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前言

随着数据和信息的大量增长，多数用户都需要更加安全和保护自己的隐私。有很多选项可以帮助我们实现这一目的，其中JSON Web Token（JWT）是一种有效的解决方案。pyjwt是一种开源的Python库，可以生成、验证和编码JWT。

在本篇博客中，我将介绍pyjwt的主要特点和功能。同时，我还将探讨JWT的概念、加密和解密过程以及JWT的优点。此外，我将分享使用pyjwt时遇到的问题以及解决方案。

而pyjwt是一个十分轻量级的框架，基本上可以做到开箱即用，

JSON Web Token概述

JSON Web Token（JWT）是一种用于在网络上传输数据的标准。JWT是通过两个不同实体之间的安全通道进行传输的一种信息，其中包含了某些关键信息和元数据。JWT拥有广泛的应用场景，可以在Web开发中用于授权、身份验证，以及安全通讯等方面

JWT通常由三个部分组成：

Header

Header部分包含了JWT的元数据，包括令牌类型和加密算法等信息。常用的令牌类型包括JWT和Bearer。常用的加密算法包括HS256、RS256和ES256等等。

Payload

Payload部分是JWT的主体，它包含了用户的信息数据。Payload可以是各种格式，通常是包含用户ID、姓名、电子邮件、角色等重要信息的JSON格式数据。

Signature

Signature部分是JWT的签名，它是针对Header和Payload部分的哈希算法。Signature可以用于验证JWT的合法性。

快速开始使用pyjwt

在开始使用pyjwt之前，首先需要使用pip安装它。

$ pip install pyjwt

在安装之后，你可以从一个字符串创建一个JWT Token，并选择适当的加密算法。

import jwtencoded_token = jwt.encode({'some': 'payload'}, 'secret', algorithm='HS256')

在这个例子中，JWT的Payload是{‘some’: ‘payload’}，加密算法是HS256。'secret'就是用于生成签名的密钥。

要验证JWT Token是否有效，你需要提供一个与你生成JWT时使用的相同的密钥。

decoded_token = jwt.decode(encoded_token, 'secret', algorithms=['HS256'])

在这个例子中，我们验证了Token的合法性，并且需要使用与加密时相同的algorithm参数。如果JWT Token无效，将会抛出异常。

pyjwt的高级用法

在熟悉了pyjwt的基本用法之后，你还可以使用更多的特性来传递额外的信息。

在Token中添加过期时间

你可以通过添加exp字段实现Token的有效期。使用datetime库中的datetime和timedelta可以生成一个具有一小时时效性的Token。

from datetime import datetime, timedeltaexpiration_date = datetime.utcnow() + timedelta(hours=1)
payload = {'exp': expiration_date, 'sub': '12345'}token = jwt.encode(payload, 'secret', algorithm='HS256')

在Token中添加角色权限

你可以向JWT的Payload中添加更多的应用程序特定标记，例如角色权限。

payload = {'role': 'admin', 'exp': expiration_date, 'sub': '12345'}
token = jwt.encode(payload, 'secret', algorithm='HS256')

定制Payload查询

在很多情况下，你可能需要检索JWT Token的Payload信息。为了执行此操作，可以使用decode方法并指定verify_signature=False参数。

decoded_token = jwt.decode(token, options={"verify_signature": False})
print(decoded_token['exp'])

在需要使用过期或角色权限信息的情况下，这种方式非常有用。

实现单点登录

使用JWT和pyjwt的基本特性和优点可以实现一个可扩展的和高效的单点登录（SSO）解决方案。其中，JWT token是SSO方案的核心。

JWT的优点

JWT有许多优点。

安全性

HTTPS正常情况下是足够安全的，但是就算没有HTTPS，JWT照样具有安全性。JWT体积不大，能够轻易地跨越不同的客户端和服务器。此外，当协议是基于令牌的时候，令牌中的信息可以进行良好的加密和解密，并且令牌在被篡改的情况下会被相应的使用者发现。

可伸缩性

JWT Token可以通过扩展在多个服务器间进行分发，并且可以在不损失安全性的前提下实现多个应用之间的协作。例如，可以使用JWT令牌在不同的微服务之间共享全局状态和授权信息。

状态无关性

在一些情况下，应用需要一个状态无关机制，这样用户的状态可以保存更长时间，而不会受到应用服务器的限制。JWT Token提供了这种机制，如果要扩展，这种机制还可以在多个应用之间进行共享。

遇到的问题和解决方案

在使用pyjwt时，我遇到了许多问题，但最终都找到了解决方案。

问题1：无法对pyjwt按照预期解码，并显示中文

# Encoding
payload = {'username': 'john', 'pswd': '123456', '大学': '清华大学'}
secret = 'secret_key'token = jwt.encode(payload, secret, algorithm='HS256')# Decoding
data = jwt.decode(token.decode('utf-8'), secret, algorithms='HS256')

在运行上述代码时，我无法按预期获得中文，结果只显示{'username': 'john', 'pswd': '123456', '\\xe5\\xa4\\xa7\\xe5\\xad\\xa6': '\\xe6\\xb8\\x85\\xe5\\x8d\\x8e\\xe5\\xa4\\xa7\\xe5\\xad\\xa6'}。

解决方案：在encode方法中指定utf-8编码项即可。

# Encoding
payload = {'username': 'john', 'pswd': '123456', '大学': '清华大学'}
secret = 'secret_key'token = jwt.encode(payload, secret, algorithm='HS256')# Decoding
data = jwt.decode(token.decode('utf-8'), secret, algorithms='HS256', options={'verify_exp': False},verify=True)
print(data)

问题2：PyCharm报错：“module ‘jwt.exceptions’ has no attribute ‘DecodeError’”

在我的PyCharm开发环境中，当我使用jwt.exceptions.DecodeError时，PyCharm报错说该模块没有该属性。

解决方案：这个问题是因为我使用的是PyJwt库，并且它具有自己的异常定义。正确的方法是使用jwt.DecodeError，因为它直接来自于PyJWT库。

问题3：如何禁用过期验证？

默认情况下，decode方法将验证过期时间。如果你需要关闭过期验证，你需要在调用decode方法时指定verify_exp=False。

decoded_token = jwt.decode(token, 'secret', algorithms=['HS256'], verify_exp=False)