Pure Django로 JWT인증 구현하기 (1)

JWT란?

Json Web Token의 약자로 JSON 객체로 정보를 전달하는 방식이다.
이 포스트에서는 JWT을 이용해 인증을 구현하는 방식을 다루어볼 것이다.

JWT에 관해서 자세하게 알고 싶다면 아래의 링크를 확인하면 좋을 것이다.

필요한 패키지 설치하기

JWT인증을 구현하기위해 아래의 패키지 3개를 설치하였다.

pip install django
pip install django-dotenv
pip install pyjwt

JWT인증을 구현하는 방법

Django에서 JWT를 구현하는 방법으로는 찾아본 결과로는 두가지가 있는 것 같다.

  • middleware
  • decorator

위의 두가지 방법 중 이 포스트에서는 middleware를 이용해 구현해보도록 하겠다.

미들웨어 훑어보기

Django공식문서에서는 middleware를 아래와 같이 정의하고있다.

미들웨어는 장고의 요청/응답 프로세싱의 중간에서 작업을 하는 가볍고 로우-레벨인 프레임워크이다.
각각의 미들웨어는 각자의 특별한 역할을 수행한다.

우리가 만들 middleware는 요청을 받으면 그 요청이 권한이 있는지 확인하는 middleware를 작성할 것이다.

Middleware 구조

Djangomiddleware역시 함수형, 클래스형이 존재한다.

  • 함수형 middleware
def custom_middleware(get_response):
    def middleware(request):
        response = get_response(request)

        return response

    return middleware

get_response라는 인자를 받고 내부에 middleware함수가 작성된다.
middleware함수의 get_response함수가 호출되는 부분을 기준으로
위에는 요청이 실행되기전 아래는 요청이 실행된 후 로직을 작성하면 된다.

  • 클래스형 middleware
class CustomMiddleware(object):
    def __init__(self, get_response):
        self.get_response = get_response

    def __call__(self, request):
        response = self.get_response(request)

        return response

함수형과 동일하게 get_response를 클래스 생성자의 인자로 받는다.
__call__함수의 self.get_response를 기준으로 위, 아래로 함수형과 동일하게 작성한다.

Middleware 등록하기

settings.py에 있는 MIDDLEWARE리스트에 작성한 미들웨어를 등록하면된다.

MIDDLEWARE = [
    "django.middleware.security.SecurityMiddleware",
    "django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware",
    "django.middleware.common.CommonMiddleware",
    "django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware",
    "django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware",
    "django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware",
    "django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware",
    "corsheaders.middleware.CorsMiddleware",
    "whitenoise.middleware.WhiteNoiseMiddleware",
    "user.middleware.JsonWebTokenMiddleWare",]

작성한 미들웨어는 user앱의 middleware.pyJsonWebTokenMiddleWare클래스다.
MIDDLEWARE리스트에 <app이름>.<파일 이름>.<클래스 or 함수 이름>과 같이 추가해주면된다.

JWT Middleware 구현하기

본격적으로 middleware를 구현하기 전에 작성할 middleware가 처리할 일은 아래와 같다.

  • 인증이 필요한 요청이 올때 토큰 확인하기
  • 토큰을 복호화하기
  • 복호화한 토큰의 내용이 유효한지 판단하기

환경변수 사용을 위한 설정하기

manage.py파일을 열어 아래와 같이 설정해 주어 .env파일을 읽도록 해준다.
.env에는 암호화, 복호화 알고리즘과 비밀키를 넣어주면 된다.

import os
import sys
import dotenv

...

if __name__ == "__main__":
    dotenv.read_dotenv()
    main()

토큰 암호화, 복호화 유틸 함수 작성

Middleware에서 request에 담긴 토큰을 복호화를 진행해야한다.
utils폴더를 생성하고 jwt.py파일을 생성해 유틸 함수를 작성했다.

import os
import jwt


JWT_ALGORITHM = os.environ.get("JWT_ALGORITHM")
SECRET_KEY = os.environ.get("SECRET_KEY")

환경변수에서 JWT_ALGORITHMSECRET_KEY를 가져와 전역으로 설정했다.
JWT_ALGORITHM은 토큰을 암호화, 복호화할 때 사용하는 알고리즘이다.
SECRET_KEY는 토큰을 암호화, 복호화할 때 사용하는 비밀키다.

def encode_jwt(data):
    return jwt.encode(data, SECRET_KEY, algorithm=JWT_ALGORITHM).decode("utf-8")


def decode_jwt(access_token):
    return jwt.decode(
        access_token,
        SECRET_KEY,
        algorithms=[JWT_ALGORITHM],
        issuer="Redux Todo Web Backend",
        options={"verify_aud": False},
    )

jwt패키지를 import하고 jwt.encode, jwt.decode함수를 사용해 암,복호화를 진행한다.
jwt.encode를 한 결과는 byte-string이기 때문에 decode("utf-8)로 문자열로 변환한다.
issueroptions의 경우는 발행하는 토큰의 내용에 따라 수정하면 된다.

인증 Middleware 작성하기

1. 필요한 패키지 추가하기

from django.contrib.auth.models import User
from django.http import JsonResponse
from django.core.exceptions import PermissionDenied
from user.utils.jwt import decode_jwt
from jwt.exceptions import ExpiredSignatureError
from http import HTTPStatus
  • User : 토큰을 복호화해 유효한 사용자임을 확인하기 위함
  • JsonResponse, HTTPStatus : 인증 실패시 Response를 반환하기 위함
  • PermissionDenied : 인증 실패 예외처리를 위함
  • ExpiredSignatureError : 만료된 토큰일 경우 예외처리를 위함
  • deocde_jwt : 요청으로 받은 토큰을 복호화 하기 위함

2. Middleware 작성하기

  • 클래스형 미들웨어 생성하기
class JsonWebTokenMiddleWare(object):

    def __init__(self, get_response):
        self.get_response = get_response

    def __call__(self, request):
        response = self.get_response(request)

        return response
  • 인증이 필요한 요청 path로 분기하기

토큰을 포함하지 않아도 되는 요청을 path를 이용해 분기한다.
signuplogin은 토큰을 발급받는 과정이기 때문에 인증 로직을 넘어간다.
관리자 페이지를 이용하는 경우 pathadmin이 존재하는지 확인했다.

def __call__(self, request):
    try:        if (            request.path != "/signup"                and request.path != "/login"            and "admin" not in request.path        ):            pass
        response = self.get_response(request)

        return response
  • 요청 헤더에서 인증 토큰 가져오기

request에서 headers를 가져온 후 Authorization을 가져와 access_token에 저장한다.
access_token이 존재하지 않으면 PermissionDenied예외를 발생시킨다.

def __call__(self, request):
    try:
        if (
            request.path != "/signup"
            and request.path != "/login"
            and "admin" not in request.path
        ):
            headers = request.headers            access_token = headers.get("Authorization", None)            if not access_token:                raise PermissionDenied()
        response = self.get_response(request)

        return response
  • 인증 토큰 복호화해 유효성 검증하기

유틸 함수로 구현했던 decode_jwt를 사용해 토큰을 복호화한다.
토큰의 데이터는 payload에 저장하고 토큰을 발급받은 사람인 aud값을 가져온다.
aud의 값이 없을 경우 PermissionDenied 예외를 발생시킨다.
aud값이 저장된 username으로 User모델에서 해당 사용자가 존재하는지 확인한다.
여기에서 사용자가 존재하지 않을 경우 User.DoesNotExist 예외가 발생한다.

def __call__(self, request):
    try:
        if (
            request.path != "/signup"
            and request.path != "/login"
            and "admin" not in request.path
        ):
            headers = request.headers
            access_token = headers.get("Authorization", None)

            if not access_token:
                raise PermissionDenied()

            payload = decode_jwt(access_token)            username = payload.get("aud", None)            if not username:                raise PermissionDenied()            User.objects.get(username=username)
        response = self.get_response(request)

        return response
  • 예외 처리 하기

토큰이 존재하지 않거나, 유효하지 않은 사용자일 경우 UNAUTHORIZED (401)을 반환한다.
이미 만료된 토큰일 경우 FORBIDDEN (403)을 반환한다.

def __call__(self, request):
    try:
        if (
            request.path != "/signup"
            and request.path != "/login"
            and "admin" not in request.path
        ):
            headers = request.headers
            access_token = headers.get("Authorization", None)

            if not access_token:
                raise PermissionDenied()

            payload = decode_jwt(access_token)

            username = payload.get("aud", None)

            if not username:
                raise PermissionDenied()

            User.objects.get(username=username)

        response = self.get_response(request)

        return response

    except (PermissionDenied, User.DoesNotExist):        return JsonResponse(            {"error": "Authorization Error"}, status=HTTPStatus.UNAUTHORIZED        )    except ExpiredSignatureError:        return JsonResponse(            {"error": "Expired token. Please log in again."},            status=HTTPStatus.FORBIDDEN,        )

미들웨어 작동 확인하기

  • 토큰을 같이 보내지 않았을 경우 (401 UNAUTHORIZED)
1
  • 유효한 토큰일 경우 (200 OK)
2
  • 만료된 토큰일 경우 (403 FORBIDDEN)
3

아직 디테일한 예외처리가 조금 부족하지만 잘 작동하는 것을 확인할 수 있다.
실제 작성된 코드는 여기에서 확인할 수 있다.
이어지는 포스트에서는 JWT를 이용한 로그인을 구현해보도록 하겠다.


Written by@[Minsu Kim]
🌈22살 대학생 학생 개발자🙂