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如何在FastAPI中轻松实现OAuth2认证并保护你的API？

句惫 2025-6-13 17:12:27
title: 如何在FastAPI中轻松实现OAuth2认证并保护你的API？
date: 2025/06/09 05:16:05
updated: 2025/06/09 05:16:05
author:  cmdragon
excerpt:
OAuth2 是现代应用程序实现安全认证的行业标准协议，通过令牌而非直接使用用户凭证进行授权。FastAPI 提供 OAuth2PasswordBearer 类支持密码授权模式，流程包括用户提交凭证、服务器验证、生成访问令牌及验证令牌有效性。配置安全模块需安装依赖库并创建 security.py，包含密码哈希、验证及 JWT 令牌生成功能。用户认证通过模拟数据库实现，提供登录接口和受保护路由。安全路由保护机制依赖 get_current_user 函数验证令牌。进阶实践包括刷新令牌、权限分级和速率限制，遵循 OWASP 安全规范。
categories:

  • 后端开发
  • FastAPI
tags:

  • OAuth2
  • FastAPI
  • 用户认证
  • JWT
  • 安全路由
  • 密码哈希
  • 令牌机制
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第二章：实现用户认证与 OAuth2 集成

1. OAuth2 的核心概念

OAuth2 是现代应用程序实现安全认证的行业标准协议，其核心思想是通过令牌（Token）而非直接使用用户凭证进行授权。FastAPI
通过内置的 OAuth2PasswordBearer 类提供了开箱即用的支持。
典型的密码授权模式流程：

  • 用户提交用户名和密码
  • 服务器验证凭证有效性
  • 生成有时效性的访问令牌
  • 客户端使用令牌访问受保护资源
  • 服务器验证令牌有效性
2. 配置基础安全模块

安装所需依赖库：
  1. pip install fastapi==0.103.1
  2. pip install python-jose[cryptography]==3.3.0
  3. pip install passlib[bcrypt]==1.7.4
复制代码
创建安全模块 security.py：
  1. from datetime import datetime, timedelta
  2. from jose import JWTError, jwt
  3. from passlib.context import CryptContext
  5. # 安全配置参数
  6. SECRET_KEY = "your-secret-key-here"
  7. ALGORITHM = "HS256"
  8. ACCESS_TOKEN_EXPIRE = 30  # 分钟
  10. pwd_context = CryptContext(schemes=["bcrypt"], deprecated="auto")
  13. def verify_password(plain_password: str, hashed_password: str):
  14.     """验证密码与哈希值是否匹配"""
  15.     return pwd_context.verify(plain_password, hashed_password)
  18. def get_password_hash(password: str):
  19.     """生成密码哈希值"""
  20.     return pwd_context.hash(password)
  23. def create_access_token(data: dict):
  24.     """生成JWT访问令牌"""
  25.     to_encode = data.copy()
  26.     expire = datetime.utcnow() + timedelta(minutes=ACCESS_TOKEN_EXPIRE)
  27.     to_encode.update({"exp": expire})
  28.     return jwt.encode(to_encode, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)
复制代码
3. 用户认证完整实现

创建用户模型和认证路由：
  1. from fastapi import APIRouter, Depends, HTTPException
  2. from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer, OAuth2PasswordRequestForm
  3. from pydantic import BaseModel
  5. router = APIRouter()
  7. # 模拟数据库中的用户数据
  8. fake_users_db = {
  9.     "johndoe": {
  10.         "username": "johndoe",
  11.         "hashed_password": "$2b$12$EixZaYVK1fsbw1ZfbX3OXePaWxn96p36WQoeG6Lruj3vjPGga7lCy",  # secret
  12.         "disabled": False,
  13.     }
  14. }
  17. class User(BaseModel):
  18.     username: str
  19.     disabled: bool = None
  22. class UserInDB(User):
  23.     hashed_password: str
  26. oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="token")
  29. async def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
  30.     """解析并验证JWT令牌"""
  31.     credentials_exception = HTTPException(
  32.         status_code=401,
  33.         detail="无效的身份凭证",
  34.         headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
  35.     )
  36.     try:
  37.         payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=[ALGORITHM])
  38.         username: str = payload.get("sub")
  39.         if username is None:
  40.             raise credentials_exception
  41.     except JWTError:
  42.         raise credentials_exception
  44.     user = fake_users_db.get(username)
  45.     if user is None:
  46.         raise credentials_exception
  47.     return UserInDB(**user)
  50. @router.post("/token")
  51. async def login(form_data: OAuth2PasswordRequestForm = Depends()):
  52.     """用户登录接口"""
  53.     user = fake_users_db.get(form_data.username)
  54.     if not user or not verify_password(form_data.password, user["hashed_password"]):
  55.         raise HTTPException(status_code=400, detail="用户名或密码错误")
  57.     access_token = create_access_token(data={"sub": user["username"]})
  58.     return {"access_token": access_token, "token_type": "bearer"}
  61. @router.get("/users/me")
  62. async def read_users_me(current_user: User = Depends(get_current_user)):
  63.     """获取当前用户信息的受保护路由"""
  64.     return current_user
复制代码
4. 安全路由保护机制

在需要身份验证的路由中添加依赖项：
  1. from fastapi import Depends
  4. @app.get("/protected-route")
  5. async def protected_route(current_user: User = Depends(get_current_user)):
  6.     """需要认证的受保护路由示例"""
  7.     return {
  8.         "message": "您已成功访问受保护资源",
  9.         "current_user": current_user.username
  10.     }
复制代码
5. 课后 Quiz

Q1：当客户端请求缺失Authorization头时，会触发什么HTTP状态码？
A) 401 Unauthorized
B) 403 Forbidden
C) 422 Validation Error
D) 500 Internal Server Error
答案：A
解析：OAuth2PasswordBearer会自动验证请求头，当缺失Authorization头时会返回401状态码，表示需要身份验证
Q2：如何防止JWT令牌被篡改？
A) 使用HTTPS传输
B) 设置短的令牌有效期
C) 使用签名算法验证
D) 所有以上选项
答案：D
解析：签名算法保证令牌完整性，HTTPS防止中间人攻击，短有效期降低泄漏风险，三者结合提供全面防护
6. 常见报错解决方案

问题1：422 Unprocessable Entity
原因：请求体数据不符合Pydantic模型验证规则
解决方法：

  • 检查请求数据格式是否符合API文档
  • 在路由参数中添加response_model_exclude_unset=True
  • 启用调试模式查看详细错误：
  1. app = FastAPI(debug=True)
复制代码
问题2：401 Unauthorized - Could not validate credentials
原因分析：

  • 访问令牌过期
  • 令牌签名不匹配
  • 用户账户已被禁用
    排查步骤：
  • 检查令牌有效期设置
  • 验证SECRET_KEY和ALGORITHM配置一致性
  • 确认用户状态字段是否有效
预防建议：

  • 在生产环境使用强密钥：openssl rand -hex 32
  • 设置合理的令牌有效期（通常30分钟-2小时）
  • 定期轮换加密密钥
7. 进阶安全实践


  • 刷新令牌机制：通过独立的刷新令牌获取新访问令牌
  • 权限分级：基于角色的访问控制（RBAC）实现
  1. # 在令牌中加入角色声明
  2. token_data = {"sub": username, "role": "admin"}
  5. # 验证角色中间件
  6. def require_admin(user: User = Depends(get_current_user)):
  7.     if user.role != "admin":
  8.         raise HTTPException(403, "需要管理员权限")
复制代码

  • 速率限制：防止暴力破解攻击
  1. from fastapi.middleware import Middleware
  2. from slowapi import Limiter
  3. from slowapi.util import get_remote_address
  5. limiter = Limiter(key_func=get_remote_address)
  6. app = FastAPI(middleware=[Middleware(limiter)])
复制代码
本实现方案遵循OWASP安全规范，涵盖了密码存储、令牌传输、权限验证等关键安全要素，可直接用于生产环境的基础认证系统搭建。
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