【Python】FastAPI:Token认证

FastAPI:Token认证

本教程通过 FastAPI 实现用户登录和基于 JWT(JSON Web Token) 的认证与授权,适合初学者到进阶用户。教程特别关注 Depends 、OAuth2PasswordBearer 等非基础操作的详细讲解,帮助你全面掌握相关技术。

环境准备

首先,确保安装必要的依赖库:

bash 复制代码
pip install fastapi uvicorn PyJWT

什么是 JWT

JWT (JSON Web Token) 是一种轻量级的认证机制,常用于客户端与服务器之间的通信。它主要包含三部分:

  • Header:算法与类型。
  • Payload:包含用户信息及声明。
  • Signature:用于校验数据完整性。

JWT 示例:

复制代码
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
.eyJzdWIiOiJ1c2VyMSIsImV4cCI6MTY5MjMyMzAwMH0
.Wu6HB7pCDHgVvmD3_a8Ev9fGzY1Kc0FnVmCvO1Wl1qM

用户登录的基础实现

创建一个简单的用户登录接口,验证用户名和密码。首先实现模拟的用户数据库和基本的登录验证:

python 复制代码
from fastapi import FastAPI, HTTPException
from fastapi.security import OAuth2PasswordRequestForm

app = FastAPI()

# 模拟用户数据库
USERS_DB = {
    "admin": "password123",
    "user": "mypassword"
}

@app.post("/login")
async def login(form_data: OAuth2PasswordRequestForm):
    """
    登录接口,验证用户名和密码是否匹配。
    """
    username = form_data.username
    password = form_data.password

    if username not in USERS_DB or USERS_DB[username] != password:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="用户名或密码错误")

    return {"message": f"欢迎回来,{username}!"}

启动服务:

bash 复制代码
uvicorn main:app --reload

访问 http://127.0.0.1:8000/docs,测试 /login 接口。

JWT 的生成与验证

引入 PyJWT 生成令牌。我们将为成功登录的用户生成一个包含身份信息和过期时间的 JWT。

python 复制代码
import jwt
import datetime

SECRET_KEY = "your_secret_key"  # 替换为你的密钥
ALGORITHM = "HS256"            # 签名算法
TOKEN_EXPIRE_HOURS = 1         # 令牌有效时间(小时)

def create_jwt(username: str) -> str:
    """
    生成 JWT。
    """
    payload = {
        "sub": username,  # 用户名
        "exp": datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(hours=TOKEN_EXPIRE_HOURS)  # 过期时间
    }
    return jwt.encode(payload, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)

@app.post("/login")
async def login(form_data: OAuth2PasswordRequestForm):
    """
    登录接口:验证用户名密码并返回 JWT。
    """
    username = form_data.username
    password = form_data.password

    if username not in USERS_DB or USERS_DB[username] != password:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="用户名或密码错误")

    token = create_jwt(username)
    return {"access_token": token, "token_type": "bearer"}

FastAPI 的认证工具

什么是 Depends

Depends 是 FastAPI 中的依赖注入工具,用于在路由中动态引入逻辑。例如,可以通过它获取登录用户的 Token,或者验证 Token 的合法性。

什么是 OAuth2PasswordBearer

OAuth2PasswordBearer 是 FastAPI 提供的一个工具,帮助我们解析 Bearer Token 。它会从请求头的 Authorization 字段中提取 Token。

使用示例

python 复制代码
from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer

oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="login")  # 指定获取 Token 的登录端点
  • 当我们在路由中依赖 oauth2_scheme 时,它会自动解析 Token,并作为参数传递给路由函数。

实现受保护路由和 Token 验证

我们在这里验证 Token 的有效性,并返回用户信息。

python 复制代码
from fastapi import Depends

def decode_jwt(token: str):
    """
    验证并解码 JWT。
    """
    try:
        payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=[ALGORITHM])
        return payload
    except jwt.ExpiredSignatureError:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="令牌已过期")
    except jwt.InvalidTokenError:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="令牌无效")

@app.get("/protected")
async def protected_route(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    """
    受保护的路由,需提供有效 JWT。
    """
    payload = decode_jwt(token)
    username = payload.get("sub")
    if not username:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="令牌无效")

    return {"message": f"欢迎回来,{username}!这是一个受保护的路由。"}
  1. 使用 /login 接口获取 Token。
  2. 访问 /protected,并在 Authorization 请求头中添加 Bearer <your_token>。

优化代码结构(解耦与扩展)

为了更好的维护和扩展,将用户管理和 JWT 逻辑拆分到独立模块中。

python 复制代码
# services/user_service.py
class UserService:
    """
    用户服务类:处理用户验证。
    """
    def __init__(self):
        self.users_db = {
            "admin": "password123",
            "user": "mypassword"
        }

    def authenticate(self, username: str, password: str) -> bool:
        """
        验证用户名和密码是否匹配。
        """
        return self.users_db.get(username) == password
python 复制代码
import jwt
import datetime
from fastapi import HTTPException

class JWTHandler:
    """
    JWT 工具类:负责生成和验证 JWT。
    """
    SECRET_KEY = "your_secret_key"
    ALGORITHM = "HS256"

    @staticmethod
    def create_token(username: str) -> str:
        payload = {
            "sub": username,
            "exp": datetime.datetime.utcnow() + datetime.timedelta(hours=1)
        }
        return jwt.encode(payload, JWTHandler.SECRET_KEY, algorithm=JWTHandler.ALGORITHM)

    @staticmethod
    def decode_token(token: str):
        try:
            return jwt.decode(token, JWTHandler.SECRET_KEY, algorithms=[JWTHandler.ALGORITHM])
        except jwt.ExpiredSignatureError:
            raise HTTPException(status_code=401, detail="令牌已过期")
        except jwt.InvalidTokenError:
            raise HTTPException(status_code=401, detail="令牌无效")
python 复制代码
from fastapi import FastAPI, Depends, HTTPException
from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer, OAuth2PasswordRequestForm
from user_service import UserService
from jwt_handler import JWTHandler

app = FastAPI()
user_service = UserService()
jwt_handler = JWTHandler()

oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="token")

@app.post("/login")
async def login(form_data:OAuth2PasswordRequestForm = Depends()):
    if not user_service.verify_user(form_data.username, form_data.password):
        raise HTTPException(status_code=401, detail="用户名或密码错误")
    token = jwt_handler.create_token(form_data.username)
    return {"access_token": token, "token_type": "bearer"}

@app.get("/protected")
async def protected_route(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    payload = jwt_handler.decode_token(token)
    username = payload.get("sub")
    return {"message": f"欢迎回来,{username}!"}

if __name__ == "__main__":
    import uvicorn
    uvicorn.run(app, host="127.0.0.1", port=8000)

总结

通过本教程,你学会了:

  1. 基于 FastAPI 实现用户登录和 JWT Token 认证。
  2. 使用 Depends 和 OAuth2PasswordBearer 实现认证逻辑。
  3. 解耦代码结构,提升可扩展性。

可以进一步扩展功能,比如引入数据库存储用户信息或添加刷新 Token 的机制。

相关推荐
梦想不只是梦与想2 小时前
Python 中subprocess 模块:执行外部命令
python·subprocess·调用外部命令
懂点Tech2 小时前
ctfshow MISC入门图片篇(信息附加):misc41解题思路
开发语言·python
catchadmin3 小时前
PHP 8.7 协程新提案 让跨协程代码共享请求身份
开发语言·php
念何架构之路3 小时前
go-grpc设计思想
开发语言·后端·golang
酷炫码神4 小时前
Day 10|Pinia 状态管理:把散落在各组件的数据,收进一个全局仓库
android·开发语言·javascript
Elastic 中国社区官方博客5 小时前
我们如何通过 70 多个拉取请求,将 OpenTelemetry Java agent 迁移到 invokedynamic
java·大数据·开发语言·elasticsearch·搜索引擎·全文检索·es
tyn1885 小时前
记录本地安装nacos服务的方法及异常
java·开发语言
步行cgn6 小时前
Spring MVC 视图机制的核心接口与类
java·开发语言·后端·spring·mvc
传奇开心果编程6 小时前
【Rust入门练中学】第5课:引用与借用
开发语言·rust·引用·编程语言理论·通用编程语言·借用
qetfw6 小时前
Bash 变量:export、位置参数与默认值展开验证
linux·开发语言·chrome·bash