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FastAPI をロールベースのアクセス制御 (RBAC) と JWT 検証で保護する

このガイドでは、Logto が発行する ロールベースのアクセス制御 (RBAC) と JSON Web Token (JWT) を使用して FastAPI API を安全に保護するための認可 (Authorization) を実装する方法を説明します。

始める前に​

クライアントアプリケーションは Logto から アクセス トークン (Access token) を取得する必要があります。まだクライアント統合を設定していない場合は、React、Vue、Angular などのクライアントフレームワーク向け クイックスタート や、サーバー間アクセス用の マシン間通信 (M2M) ガイド をご覧ください。

このガイドは、FastAPI アプリケーションにおけるこれらのトークンの サーバーサイド検証 に焦点を当てています。

A figure showing the focus of this guide

学べること​

  • JWT 検証：アクセス トークン (Access token) を検証し、認証 (Authentication) 情報を抽出する方法
  • ミドルウェア実装：API 保護のための再利用可能なミドルウェアの作成
  • 権限モデル：さまざまな認可 (Authorization) パターンの理解と実装
    • アプリケーション全体のエンドポイント向けグローバル API リソース
    • テナント固有の機能制御のための組織 (Organization) 権限
    • マルチテナントデータアクセスのための組織レベル API リソース
  • RBAC 統合：API エンドポイントでロールベースの権限 (Permission) とスコープ (Scope) を強制する方法

前提条件​

  • Python の最新安定版がインストールされていること
  • FastAPI および Web API 開発の基礎知識
  • Logto アプリケーションが設定済み（必要に応じて クイックスタート を参照）

権限モデルの概要​

保護を実装する前に、アプリケーションアーキテクチャに適した権限モデルを選択してください。これは Logto の 3 つの主要な 認可 (Authorization) シナリオ に対応しています：

グローバル API リソース RBAC
  • ユースケース: アプリケーション全体で共有される API リソースを保護する（組織固有ではない）
  • トークンタイプ: グローバルオーディエンスを持つアクセス トークン
  • 例: パブリック API、コアプロダクトサービス、管理エンドポイント
  • 最適: すべての顧客が利用する API を持つ SaaS プロダクト、テナント分離のないマイクロサービス
  • 詳細: グローバル API リソースの保護

💡 進める前にモデルを選択してください — このガイド全体で選択したアプローチを参照します。

クイック準備手順​

Logto リソースと権限の設定​

  1. API リソースの作成： コンソール → API リソース にアクセスし、API を登録します（例： https://api.yourapp.com）
  2. 権限の定義： read:products や write:orders などのスコープを追加します – 権限付き API リソースの定義 を参照
  3. グローバルロールの作成： コンソール → ロール にアクセスし、API 権限を含むロールを作成します – グローバルロールの設定 を参照
  4. ロールの割り当て： API アクセスが必要なユーザーまたは M2M アプリケーションにロールを割り当てます
RBAC が初めてですか？:

ロールベースのアクセス制御ガイド からステップバイステップのセットアップ手順を始めましょう。

クライアントアプリケーションの更新​

クライアントで適切なスコープをリクエストする：

通常、クライアント設定を次のいずれか、または複数を含めるように更新します：

  • OAuth フローでの scope パラメーター
  • API リソースアクセス用の resource パラメーター
  • 組織コンテキスト用の organization_id
コーディング前に:

テストするユーザーまたは M2M アプリが、API に必要な権限を含む適切なロールまたは組織ロールに割り当てられていることを確認してください。

API プロジェクトの初期化​

新しい FastAPI プロジェクトを初期化するには、ディレクトリを作成し、基本的な構成をセットアップします：

mkdir your-api-name
cd your-api-name

requirements ファイルを作成します：

requirements.txt
fastapi
uvicorn[standard]

依存関係をインストールします：

pip install -r requirements.txt

基本的な FastAPI アプリケーションを作成します：

main.py
from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/")
def read_root():
    return {"message": "Hello from FastAPI"}

開発サーバーを起動します：

uvicorn main:app --reload
注記:

パス操作、依存性注入、その他の機能のセットアップ方法については、 FastAPI のドキュメント を参照してください。

定数とユーティリティの初期化​

トークンの抽出と検証を処理するために、コード内で必要な定数やユーティリティを定義してください。有効なリクエストには、Authorization ヘッダーが Bearer <アクセス トークン (Access token)> の形式で含まれている必要があります。

auth_middleware.py
JWKS_URI = 'https://your-tenant.logto.app/oidc/jwks'
ISSUER = 'https://your-tenant.logto.app/oidc'

class AuthInfo:
    def __init__(self, sub: str, client_id: str = None, organization_id: str = None,
                 scopes: list = None, audience: list = None):
        self.sub = sub
        self.client_id = client_id
        self.organization_id = organization_id
        self.scopes = scopes or []
        self.audience = audience or []

    def to_dict(self):
        return {
            'sub': self.sub,
            'client_id': self.client_id,
            'organization_id': self.organization_id,
            'scopes': self.scopes,
            'audience': self.audience
        }

class AuthorizationError(Exception):
    def __init__(self, message: str, status: int = 403):
        self.message = message
        self.status = status
        super().__init__(self.message)

def extract_bearer_token_from_headers(headers: dict) -> str:
    """
    HTTP ヘッダーからベアラートークンを抽出します。

    注意: FastAPI および Django REST Framework には組み込みのトークン抽出機能があります。
    この関数は主に Flask やその他のフレームワーク向けです。
    """
    authorization = headers.get('authorization') or headers.get('Authorization')

    if not authorization:
        raise AuthorizationError('Authorization header is missing', 401)

    if not authorization.startswith('Bearer '):
        raise AuthorizationError('Authorization header must start with "Bearer "', 401)

    return authorization[7:]  # 'Bearer ' プレフィックスを削除

Logto テナント情報の取得​

Logto が発行したトークンを検証するには、次の値が必要です：

  • JSON Web Key Set (JWKS) URI：JWT 署名を検証するために使用される Logto の公開鍵の URL。
  • 発行者 (Issuer)：期待される発行者値（Logto の OIDC URL）。

まず、Logto テナントのエンドポイントを見つけます。これはさまざまな場所で確認できます：

  • Logto コンソールの 設定 → ドメイン で確認できます。
  • Logto で設定した任意のアプリケーション設定内の 設定 → エンドポイント & 資格情報 で確認できます。

OpenID Connect ディスカバリーエンドポイントから取得する​

これらの値は、Logto の OpenID Connect ディスカバリーエンドポイントから取得できます：

https://<your-logto-endpoint>/oidc/.well-known/openid-configuration

以下はレスポンス例です（他のフィールドは省略しています）：

{
  "jwks_uri": "https://your-tenant.logto.app/oidc/jwks",
  "issuer": "https://your-tenant.logto.app/oidc"
}

Logto では JWKS URI や発行者 (Issuer) のカスタマイズができないため、これらの値をコード内にハードコーディングすることも可能です。ただし、将来的に設定が変更された場合のメンテナンス負荷が増加する可能性があるため、本番アプリケーションでは推奨されません。

  • JWKS URI：https://<your-logto-endpoint>/oidc/jwks
  • 発行者 (Issuer)：https://<your-logto-endpoint>/oidc

トークンと権限の検証​

トークンを抽出し OIDC 設定を取得した後、次の点を検証してください：

  • 署名：JWT は有効であり、Logto（JWKS 経由）によって署名されている必要があります。
  • 発行者 (Issuer)：Logto テナントの発行者 (Issuer) と一致している必要があります。
  • オーディエンス (Audience)：Logto に登録された API のリソースインジケーター、または該当する場合は組織コンテキストと一致している必要があります。
  • 有効期限：トークンが有効期限切れでないこと。
  • 権限 (スコープ) (Permissions (scopes))：トークンに API / アクションに必要なスコープが含まれている必要があります。スコープは scope クレーム内のスペース区切り文字列です。
  • 組織コンテキスト：組織レベルの API リソースを保護する場合、organization_id クレームを検証してください。

JWT の構造やクレームについて詳しくは JSON Web Token を参照してください。

各権限モデルで確認すべきこと​

クレームや検証ルールは権限モデルによって異なります：

  • オーディエンスクレーム (aud): API リソースインジケーター
  • 組織クレーム (organization_id): なし
  • チェックするスコープ（権限） (scope): API リソース権限

非 API 組織権限の場合、組織コンテキストは aud クレーム（例：urn:logto:organization:abc123）で表されます。organization_id クレームは組織レベル API リソーストークンにのみ存在します。
ヒント:

セキュアなマルチテナント API のため、必ず権限（スコープ）とコンテキスト（オーディエンス、組織）の両方を検証してください。

検証ロジックの追加​

PyJWT を使用して JWT の検証を行います。まだインストールしていない場合は、次のコマンドでインストールしてください：

pip install pyjwt[crypto]

まず、JWT 検証を処理するための共通ユーティリティを追加します：

jwt_validator.py
import jwt
from jwt import PyJWKClient
from typing import Dict, Any
from auth_middleware import AuthInfo, AuthorizationError, JWKS_URI, ISSUER

jwks_client = PyJWKClient(JWKS_URI)

def validate_jwt(token: str) -> Dict[str, Any]:
    """JWT を検証し、ペイロードを返す"""
    try:
        signing_key = jwks_client.get_signing_key_from_jwt(token)

        payload = jwt.decode(
            token,
            signing_key.key,
            algorithms=['RS256'],
            issuer=ISSUER,
            options={'verify_aud': False}  # オーディエンスは手動で検証します
        )

        verify_payload(payload)
        return payload

    except jwt.InvalidTokenError as e:
        raise AuthorizationError(f'Invalid token: {str(e)}', 401)
    except Exception as e:
        raise AuthorizationError(f'Token validation failed: {str(e)}', 401)

def create_auth_info(payload: Dict[str, Any]) -> AuthInfo:
    """JWT ペイロードから AuthInfo を作成"""
    scopes = payload.get('scope', '').split(' ') if payload.get('scope') else []
    audience = payload.get('aud', [])
    if isinstance(audience, str):
        audience = [audience]

    return AuthInfo(
        sub=payload.get('sub'),
        client_id=payload.get('client_id'),
        organization_id=payload.get('organization_id'),
        scopes=scopes,
        audience=audience
    )

def verify_payload(payload: Dict[str, Any]) -> None:
    """権限モデルに基づいてペイロードを検証"""
    # 権限モデルに基づく検証ロジックをここに実装してください
    # 下記の権限モデルセクションで説明します
    pass

次に、アクセストークンを検証するミドルウェアを実装します：

auth_middleware.py
from fastapi import HTTPException, Depends
from fastapi.security import HTTPBearer, HTTPAuthorizationCredentials
from jwt_validator import validate_jwt, create_auth_info

security = HTTPBearer()

async def verify_access_token(credentials: HTTPAuthorizationCredentials = Depends(security)) -> AuthInfo:
    try:
        token = credentials.credentials
        payload = validate_jwt(token)
        return create_auth_info(payload)

    except AuthorizationError as e:
        raise HTTPException(status_code=e.status, detail=str(e))

権限モデルに応じて、jwt_validator.py 内で適切な検証ロジックを実装してください：

jwt_validator.py
def verify_payload(payload: Dict[str, Any]) -> None:
    """グローバル API リソース用のペイロードを検証"""
    # オーディエンスクレームが API リソースインジケーターと一致するか確認
    audiences = payload.get('aud', [])
    if isinstance(audiences, str):
        audiences = [audiences]

    if 'https://your-api-resource-indicator' not in audiences:
        raise AuthorizationError('Invalid audience')

    # グローバル API リソースに必要なスコープを確認
    required_scopes = ['api:read', 'api:write']  # 実際に必要なスコープに置き換えてください
    scopes = payload.get('scope', '').split(' ') if payload.get('scope') else []
    if not all(scope in scopes for scope in required_scopes):
        raise AuthorizationError('Insufficient scope')

ミドルウェアを API に適用する​

これで、保護された API ルートにミドルウェアを適用します。

app.py
from fastapi import FastAPI, Depends
from auth_middleware import verify_access_token, AuthInfo

app = FastAPI()

@app.get("/api/protected")
async def protected_endpoint(auth: AuthInfo = Depends(verify_access_token)):
    # auth パラメーターから認証情報 (auth information) に直接アクセスできます
    return {"auth": auth.to_dict()}

保護された API のテスト​

アクセス トークン (Access tokens) の取得​

クライアントアプリケーションから: クライアント統合を設定している場合、アプリは自動的にトークンを取得できます。アクセス トークン (Access token) を抽出し、API リクエストで使用してください。

curl / Postman でのテスト用:

  1. ユーザートークン: クライアントアプリの開発者ツールを使い、localStorage またはネットワークタブからアクセス トークン (Access token) をコピーします。

  2. マシン間通信トークン: クライアントクレデンシャルフローを使用します。以下は curl を使った非公式な例です：

    curl -X POST https://your-tenant.logto.app/oidc/token \
      -H "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" \
      -d "grant_type=client_credentials" \
      -d "client_id=your-m2m-client-id" \
      -d "client_secret=your-m2m-client-secret" \
      -d "resource=https://your-api-resource-indicator" \
      -d "scope=api:read api:write"

    resource や scope パラメーターは API リソースや権限に応じて調整が必要です。API が組織スコープの場合は organization_id パラメーターも必要になる場合があります。

ヒント:

トークンの内容を確認したい場合は、 JWT デコーダー を使って JWT をデコード・検証できます。

保護されたエンドポイントのテスト​

有効なトークンリクエスト
curl -H "Authorization: Bearer eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9..." \
  http://localhost:3000/api/protected

期待されるレスポンス:

{
  "auth": {
    "sub": "user123",
    "clientId": "app456",
    "organizationId": "org789",
    "scopes": ["api:read", "api:write"],
    "audience": ["https://your-api-resource-indicator"]
  }
}
トークンなし
curl http://localhost:3000/api/protected

期待されるレスポンス (401):

{
  "error": "Authorization header is missing"
}
無効なトークン
curl -H "Authorization: Bearer invalid-token" \
  http://localhost:3000/api/protected

期待されるレスポンス (401):

{
  "error": "Invalid token"
}

権限モデルごとのテスト​

グローバルスコープで保護された API のテストシナリオ：

  • 有効なスコープ: 必要な API スコープ（例: api:read, api:write）を含むトークンでテスト
  • スコープ不足: 必要なスコープがない場合は 403 Forbidden を期待
  • 誤ったオーディエンス: オーディエンスが API リソースと一致しない場合は 403 Forbidden を期待
# 必要なスコープがないトークン - 403 を期待
curl -H "Authorization: Bearer token-without-required-scopes" \
  http://localhost:3000/api/protected

さらに詳しく​

実践でのロールベースのアクセス制御 (RBAC)：アプリケーションのための安全な認可 (Authorization) の実装

マルチテナント SaaS アプリケーションの構築：設計から実装までの完全ガイド