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使用基于角色的访问控制 (RBAC) 和 JWT 验证保护你的 Flask API

本指南将帮助你通过使用 基于角色的访问控制 (RBAC) 和由 Logto 签发的 JSON Web Token (JWT) 来实现授权 (Authorization)，从而保护你的 Flask API。

开始之前​

你的客户端应用需要从 Logto 获取访问令牌 (Access tokens)。如果你还没有完成客户端集成，请查看我们的 快速开始，适用于 React、Vue、Angular 或其他客户端框架，或者参考我们的 机器对机器指南 以实现服务器到服务器的访问。

本指南聚焦于在你的 Flask 应用中对这些令牌进行服务端验证。

A figure showing the focus of this guide

你将学到什么​

  • JWT 验证：学习如何验证访问令牌 (Access tokens) 并提取认证 (Authentication) 信息
  • 中间件实现：创建可复用的中间件以保护 API
  • 权限模型：理解并实现不同的授权 (Authorization) 模式：
    • 应用级端点的全局 API 资源
    • 用于租户特定功能控制的组织权限
    • 多租户数据访问的组织级 API 资源
  • RBAC 集成：在你的 API 端点中强制执行基于角色的权限 (Permissions) 和权限范围 (Scopes)

前置条件​

  • 已安装 Python 的最新稳定版本
  • 基本了解 Flask 及 Web API 开发
  • 已配置 Logto 应用（如有需要请参见 快速开始）

权限 (Permission) 模型概览​

在实施保护之前，请选择适合你应用架构的权限 (Permission) 模型。这与 Logto 的三大授权 (Authorization) 场景保持一致：

全局 API 资源 RBAC
  • 使用场景： 保护整个应用共享的 API 资源（非组织 (Organization) 专属）
  • 令牌类型： 具有全局受众 (Audience) 的访问令牌 (Access token)
  • 示例： 公共 API、核心产品服务、管理端点
  • 最适合： 所有客户都使用 API 的 SaaS 产品、无租户隔离的微服务
  • 了解更多： 保护全局 API 资源

💡 在继续之前选择你的模型 —— 本指南后续内容将以你选择的方式为参考。

快速准备步骤​

配置 Logto 资源和权限​

  1. 创建 API 资源：前往 控制台 → API 资源 并注册你的 API（例如，https://api.yourapp.com）
  2. 定义权限：添加如 read:products、write:orders 等权限（Scopes）——参见 定义带权限的 API 资源
  3. 创建全局角色：前往 控制台 → 角色 并创建包含你的 API 权限的角色——参见 配置全局角色
  4. 分配角色：将角色分配给需要访问 API 的用户或 M2M 应用程序
初次接触基于角色的访问控制 (RBAC)？:

从我们的 基于角色的访问控制 (RBAC) 指南 开始，获取分步设置说明。

更新你的客户端应用​

在客户端请求合适的权限（Scopes）：

通常需要在客户端配置中更新以下一项或多项：

  • OAuth 流程中的 scope 参数
  • 用于 API 资源访问的 resource 参数
  • 用于组织上下文的 organization_id
编码前须知:

请确保你测试的用户或 M2M 应用已被分配包含所需 API 权限的合适角色或组织角色。

初始化你的 API 项目​

要初始化一个新的 Flask 项目，创建一个目录并设置基本结构：

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

创建一个依赖文件：

requirements.txt
Flask

安装依赖：

pip install -r requirements.txt

创建一个基础的 Flask 应用：

app.py
from flask import Flask, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return jsonify({"message": "Hello from Flask"})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

启动开发服务器：

python app.py
备注:

更多关于如何设置路由、蓝图以及其他功能的信息，请参考 Flask 官方文档。

初始化常量和工具方法​

在你的代码中定义必要的常量和工具函数，用于处理令牌的提取和校验。一个有效的请求必须包含 Authorization 请求头，格式为 Bearer <访问令牌 (Access token)>。

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:
    """
    从 HTTP headers 中提取 bearer 令牌。

    注意：FastAPI 和 Django REST Framework 已内置令牌提取功能，
    所以此函数主要用于 Flask 及其他框架。
    """
    authorization = headers.get('authorization') or headers.get('Authorization')

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

    if not authorization.startswith('Bearer '):
        raise AuthorizationError('Authorization header 必须以 "Bearer " 开头', 401)

    return authorization[7:]  # 移除 'Bearer ' 前缀

获取你的 Logto 租户信息​

你需要以下数值来验证 Logto 签发的令牌：

  • JSON Web Key Set (JWKS) URI：Logto 公钥的 URL，用于验证 JWT 签名。
  • 发行者 (Issuer)：期望的发行者 (Issuer) 值（Logto 的 OIDC URL）。

首先，找到你的 Logto 租户的端点。你可以在多个地方找到它：

  • 在 Logto 控制台的 设置 → 域名 下。
  • 在你在 Logto 配置的任何应用程序设置中，设置 → 端点与凭证。

从 OpenID Connect 发现端点获取​

这些数值可以从 Logto 的 OpenID Connect 发现端点获取：

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

以下是一个示例响应（为简洁省略了其他字段）：

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

由于 Logto 不允许自定义 JWKS URI 或发行者 (Issuer)，你可以在代码中硬编码这些数值。但对于生产环境的应用程序，这并不推荐，因为如果将来某些配置发生变化，可能会增加维护成本。

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

校验令牌和权限​

在提取令牌并获取 OIDC 配置后，请验证以下内容：

  • 签名： JWT 必须有效且由 Logto（通过 JWKS）签名。
  • 发行者 (Issuer)： 必须与你的 Logto 租户的发行者 (Issuer) 匹配。
  • 受众 (Audience)： 必须与你在 Logto 中注册的 API 的资源指示器 (resource indicator) 匹配，或在适用时匹配组织 (organization) 上下文。
  • 过期时间： 令牌必须未过期。
  • 权限 (Scopes)： 令牌必须包含你的 API / 操作所需的权限 (scopes)。权限 (scopes) 是 scope 声明中的以空格分隔的字符串。
  • 组织 (Organization) 上下文： 如果保护的是组织级 API 资源，请验证 organization_id 声明。

参见 JSON Web Token 以了解更多关于 JWT 结构和声明 (Claims) 的信息。

针对每种权限 (Permission) 模型需要检查什么​

不同的权限 (Permission) 模型，其声明 (Claims) 和验证规则也不同：

  • 受众 (Audience) 声明 (aud)： API 资源指示器 (resource indicator)
  • 组织 (Organization) 声明 (organization_id)： 不存在
  • 需要检查的权限 (Scopes) (scope)： API 资源权限 (permissions)

对于非 API 的组织 (Organization) 权限 (Permissions)，组织上下文由 aud 声明表示 （例如，urn:logto:organization:abc123）。organization_id 声明仅在组织级 API 资源令牌中存在。
提示:

对于安全的多租户 API，请始终同时验证权限 (scopes) 和上下文（受众 (audience)、组织 (organization)）。

添加校验逻辑​

我们使用 PyJWT 来验证 JWT。如果你还没有安装，请先安装：

pip install pyjwt[crypto]

首先，添加这些用于处理 JWT 验证的通用工具：

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]:
    """验证 JWT 并返回 payload"""
    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}  # 我们会手动验证受众 (Audience)
        )

        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:
    """从 JWT payload 创建 AuthInfo"""
    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:
    """根据权限 (Permission) 模型验证 payload"""
    # 在这里根据权限 (Permission) 模型实现你的验证逻辑
    # 具体内容将在下方的权限 (Permission) 模型部分展示
    pass

然后，实现中间件以验证访问令牌 (Access token)：

auth_middleware.py
from functools import wraps
from flask import request, jsonify, g
from jwt_validator import validate_jwt, create_auth_info

def verify_access_token(f):
    @wraps(f)
    def decorated_function(*args, **kwargs):
        try:
            token = extract_bearer_token_from_headers(dict(request.headers))
            payload = validate_jwt(token)

            # 将认证信息存储在 Flask 的 g 对象中以便通用使用
            g.auth = create_auth_info(payload)

            return f(*args, **kwargs)

        except AuthorizationError as e:
            return jsonify({'error': str(e)}), e.status

    return decorated_function

根据你的权限 (Permission) 模型，在 jwt_validator.py 中实现相应的验证逻辑：

jwt_validator.py
def verify_payload(payload: Dict[str, Any]) -> None:
    """验证全局 API 资源的 payload"""
    # 检查受众 (Audience) 声明是否匹配你的 API 资源指示器 (Resource indicator)
    audiences = payload.get('aud', [])
    if isinstance(audiences, str):
        audiences = [audiences]

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

    # 检查全局 API 资源所需的权限 (Scopes)
    required_scopes = ['api:read', 'api:write']  # 替换为你实际需要的权限 (Scopes)
    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')

将中间件应用到你的 API​

现在，将中间件应用到你的受保护 API 路由。

app.py
from flask import Flask, g, jsonify
from auth_middleware import verify_access_token

app = Flask(__name__)

@app.route('/api/protected', methods=['GET'])
@verify_access_token
def protected_endpoint():
    # 从 g.auth 获取认证 (Authentication) 信息
    return jsonify({"auth": g.auth.to_dict()})

测试你的受保护 API​

获取访问令牌 (Access tokens)​

从你的客户端应用程序获取： 如果你已经完成了客户端集成，你的应用可以自动获取令牌。提取访问令牌 (Access token)，并在 API 请求中使用它。

使用 curl / Postman 进行测试：

  1. 用户令牌： 使用你的客户端应用的开发者工具，从 localStorage 或网络面板复制访问令牌 (Access token)

  2. 机器对机器令牌： 使用客户端凭证流。以下是一个使用 curl 的非规范示例：

    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"

    你可能需要根据你的 API 资源和权限调整 resource 和 scope 参数；如果你的 API 是组织范围的，还可能需要 organization_id 参数。

提示:

需要查看令牌内容？使用我们的 JWT 解码器 来解码和验证你的 JWT。

测试受保护的端点​

有效令牌请求
curl -H "Authorization: Bearer eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9..." \
  http://localhost:3000/api/protected

预期响应：

{
  "auth": {
    "sub": "user123",
    "clientId": "app456",
    "organizationId": "org789",
    "scopes": ["api:read", "api:write"],
    "audience": ["https://your-api-resource-indicator"]
  }
}
缺少令牌
curl http://localhost:3000/api/protected

预期响应 (401)：

{
  "error": "Authorization header is missing"
}
无效令牌
curl -H "Authorization: Bearer invalid-token" \
  http://localhost:3000/api/protected

预期响应 (401)：

{
  "error": "Invalid token"
}

权限模型相关测试​

针对受全局权限保护的 API 的测试场景：

  • 有效权限 (Scopes)： 使用包含所需 API 权限（如 api:read、api:write）的令牌进行测试
  • 缺少权限 (Scopes)： 当令牌缺少所需权限时，预期返回 403 Forbidden
  • 受众 (Audience) 错误： 当受众与 API 资源不匹配时，预期返回 403 Forbidden
# 缺少权限的令牌 - 预期 403
curl -H "Authorization: Bearer token-without-required-scopes" \
  http://localhost:3000/api/protected

延伸阅读​

RBAC 实践：为你的应用实现安全授权 (Authorization)

构建多租户 SaaS 应用：从设计到实现的完整指南