身份认证---session和jwt

身份认证

Web 开发模式

目前主流的 Web 开发模式有两种，分别是：
① 基于服务端渲染的传统 Web 开发模式
服务端渲染的概念：服务器发送给客户端的 HTML 页面，是在服务器通过字符串的拼接，动态生成的。因此，客户端不需要使用 Ajax 这样的技术额外请求页面的数据。
② 基于前后端分离的新型 Web 开发模式
前后端分离的概念：前后端分离的开发模式，依赖于 Ajax 技术的广泛应用。简而言之，前后端分离的 Web 开发模式，就是后端只负责提供 API 接口，前端使用 Ajax 调用接口的开发模式

  • 服务端渲染的优缺点
    优点：
    ① 前端耗时少。因为服务器端负责动态生成 HTML 内容，浏览器只需要直接渲染页面即可。尤其是移动端，更省电。
    ② 有利于SEO。因为服务器端响应的是完整的 HTML 页面内容，所以爬虫更容易爬取获得信息，更有利于 SEO。
    缺点：
    ① 占用服务器端资源。即服务器端完成 HTML 页面内容的拼接，如果请求较多，会对服务器造成一定的访问压力。
    ② 不利于前后端分离，开发效率低。使用服务器端渲染，则无法进行分工合作，尤其对于前端复杂度高的项目，不利于项目高效开发。
  • 前后端分离的优缺点
    优点：
    ① 开发体验好。前端专注于 UI 页面的开发，后端专注于api 的开发，且前端有更多的选择性。
    ② 用户体验好。Ajax 技术的广泛应用，极大的提高了用户的体验，可以轻松实现页面的局部刷新。
    ③ 减轻了服务器端的渲染压力。因为页面最终是在每个用户的浏览器中生成的。
    缺点：
    不利于 SEO。因为完整的 HTML 页面需要在客户端动态拼接完成，所以爬虫无法爬取页面的有效信息。（解决方案：利用 Vue、React 等前端框架的 SSR （server side render）技术能够很好的解决 SEO 问题！）

如何选择 Web 开发模式

不谈业务场景而盲目选择使用何种开发模式都是耍流氓。
⚫ 比如企业级网站，主要功能是展示而没有复杂的交互，并且需要良好的 SEO，则这时我们就需要使用服务器端渲染；
⚫ 而类似后台管理项目，交互性比较强，不需要考虑 SEO，那么就可以使用前后端分离的开发模式。
另外，具体使用何种开发模式并不是绝对的，为了同时兼顾了首页的渲染速度和前后端分离的开发效率，一些网站采用了首屏服务器端渲染 + 其他页面前后端分离的开发模式

身份认证

  • 什么是身份认证
    身份认证（Authentication）又称“身份验证”、“鉴权”，是指通过一定的手段，完成对用户身份的确认。
  • 为什么需要身份认证
    身份认证的目的，是为了确认当前所声称为某种身份的用户，确实是所声称的用户。例如，你去找快递员取快递，你要怎么证明这份快递是你的。
  • 不同开发模式下的身份认证
    对于服务端渲染和前后端分离这两种开发模式来说，分别有着不同的身份认证方案：
    ① 服务端渲染推荐使用 Session 认证机制
    ② 前后端分离推荐使用 JWT 认证机制

Session 认证机制

HTTP 协议的无状态性是进一步学习 Session 认证机制的必要前提。

  • HTTP 协议的无状态性，指的是客户端的每次 HTTP 请求都是独立的，连续多个请求之间没有直接的关系，服务器不会主动保留每次 HTTP 请求的状态

如何突破 HTTP 无状态的限制

现实生活中的会员卡身份认证方式，在 Web 开发中的专业术语叫做 Cookie

Cookie 是存储在用户浏览器中的一段不超过 4 KB 的字符串。它由一个名称（Name）、一个值（Value）和其它几个用于控制 Cookie 有效期、安全性、使用范围的可选属性组成。
不同域名下的 Cookie 各自独立，每当客户端发起请求时，会自动把当前域名下所有未过期的 Cookie 一同发送到服务器。

  • Cookie的几大特性：
    ① 自动发送 ② 域名独立 ③ 过期时限 ④ 4KB 限制

客户端第一次请求服务器的时候，服务器通过响应头的形式，向客户端发送一个身份认证的 Cookie，客户端会自动将 Cookie 保存在浏览器中。
随后，当客户端浏览器每次请求服务器的时候，浏览器会自动将身份认证相关的 Cookie，通过请求头的形式发送给服务器，服务器即可验明客户端的身份。

由于 Cookie 是存储在浏览器中的，而且浏览器也提供了读写 Cookie 的 API，因此 Cookie 很容易被伪造，不具有安全性。因此不建议服务器将重要的隐私数据，通过 Cookie 的形式发送给浏览器。

提高身份认证的安全性

“会员卡 + 刷卡认证”的设计理念，就是 Session 认证机制的精髓。

在 Express 中使用 Session 认证

  1. 安装 express-session 中间件
    npm i express-session
  2. 配置 express-session 中间件
    express-session 中间件安装成功后，需要通过 app.use() 来注册 session 中间件
复制//导入
const session = require('express-session')
//配置
app.use(session({
serect:'任意字符串',
resave:false,//固定写法
saveUninitialized:true//固定写法
}))
  1. 向 session 中存数据
    当 express-session 中间件配置成功后，即可通过 req.session 来访问和使用 session 对象，从而存储用户的关键信息
复制app.post('/api/login',(req,res)=>{
if('出错') return res.send({status: 1,message: '登陆失败'})
//登陆成功后进行session存数据
req.session.user = req.body
req.session.islogin = true
res.send({status: 0,message: '登陆成功'})
})
  1. 从 session 中取数据
    可以直接从 req.session 对象上获取之前存储的数据
复制app.get('/api/username',(req,res)=>{
if(!req.session.islogin) return res.send({status: 1,message: '失败'})
res.send({
		status: 0,
		message: '登陆成功',
		username: req.sesion.user.username
})
})
  1. 清空 session
    调用 req.session.destroy() 函数，即可清空服务器保存的 session 信息。
    可用于退出登录

JWT 认证机制

Session 认证的局限性

Session 认证机制需要配合 Cookie 才能实现。由于Cookie 默认不支持跨域访问，所以，当涉及到前端跨域请求后端接口的时候，需要做很多额外的配置，才能实现跨域 Session 认证。

  • 注意：
    ⚫ 当前端请求后端接口不存在跨域问题的时候，推荐使用 Session 身份认证机制。
    ⚫ 当前端需要跨域请求后端接口的时候，不推荐使用 Session 身份认证机制，推荐使用 JWT 认证机制。

什么是 JWT

JWT（英文全称：JSON Web Token）是目前最流行的跨域认证解决方案
用户的信息通过Token 字符串的形式，保存在客户端浏览器中。服务器通过还原 Token 字符串的形式来认证用户的身份。

JWT 的组成部分

JWT 通常由三部分组成，分别是 Header（头部）、Payload（有效荷载）、Signature（签名）。三者之间使用英文的“.”分隔
其中：
⚫ Payload 部分才是真正的用户信息，它是用户信息经过加密之后生成的字符串。
⚫ Header 和 Signature 是安全性相关的部分，只是为了保证 Token 的安全性。

JWT 的使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT 之后，通常会将它储存在 localStorage 或 sessionStorage 中。
此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT 的字符串，从而进行身份认证。推荐的做法是把 JWT 放在 HTTP 请求头的 Authorization 字段中，格式如下：
Authorization: Bearer <token>

在 Express 中使用 JWT

  1. 安装 JWT 相关的包
    运行如下命令，安装如下两个 JWT 相关的包：
    npm i jsonwebtoken express-jwt
    其中：
    ⚫ jsonwebtoken 用于生成 JWT 字符串
    ⚫ express-jwt 用于将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对
  2. 导入 JWT 相关的包
    使用 require() 函数，分别导入 JWT 相关的两个包
  3. 定义 secret 密钥
    为了保证 JWT 字符串的安全性，防止 JWT 字符串在网络传输过程中被别人破解，我们需要专门定义一个用于加密和解密的 secret 密钥：
    ① 当生成 JWT 字符串的时候，需要使用 secret 密钥对用户的信息进行加密，最终得到加密好的 JWT 字符串
    ② 当把 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的时候，需要使用 secret 密钥进行解密
复制//本质是字符串
const secretKey = 'A STRING'
  1. 在登录成功后生成 JWT 字符串
    调用 jsonwebtoken 包提供的 sign() 方法，将用户的信息加密成 JWT 字符串，响应给客户端：
复制app.post('/api/login', function (req, res) {
  // 将 req.body 请求体中的数据，转存为 userinfo 常量
  const userinfo = req.body
  // 登录失败
  if (userinfo.username !== 'admin' || userinfo.password !== '000000') {
    return res.send({
      status: 400,
      message: '登录失败！'
    })
  }
  // 登录成功
  // 登录成功之后，调用 jwt.sign() 方法生成 JWT 字符串。并通过 token 属性发送给客户端
  res.send({
    status: 200,
    message: '登录成功！',
    token: jwt.sign({
    username: userinfo.username,
    }, secretKey, {expiresIn: '30s'}) // 要发送给客户端的 token 字符串
  })
})
  1. 将 JWT 字符串还原为 JSON 对象
    客户端每次在访问那些有权限接口的时候，都需要主动通过请求头中的 Authorization 字段，将 Token 字符串发送到服务器进行身份认证。
    此时，服务器可以通过 express-jwt 这个中间件，自动将客户端发送过来的 Token 解析还原成 JSON 对象
复制// 使用 .unless({ path: [/^\/api\//] }) 指定哪些接口不需要进行 Token 的身份认证
app.use(expressJWT({ 
	secret: config.jwtSecretKey ,
	algorithms:['HS256'] 
}).unless({ path: [/^\/api\//] }))
  1. 使用 req.user 获取用户信息
    当 express-jwt 这个中间件配置成功之后，即可在那些有权限的接口中，使用 req.user 对象，来访问从 JWT 字符串
    中解析出来的用户信息了，示例代码如下
复制app.get('/admin/getinfo', function (req, res) {
  //使用 req.user 获取用户信息
  console.log(req.user)
  res.send({
    status: 200,
    message: '获取用户信息成功！',
    data: req.user // 要发送给客户端的用户信息
  })
})
  1. 捕获解析 JWT 失败后产生的错误
    当使用 express-jwt 解析 Token 字符串时，如果客户端发送过来的 Token 字符串过期或不合法，会产生一个解析失败的错误，影响项目的正常运行。我们可以通过 Express 的错误中间件，捕获这个错误并进行相关的处理，示例代码如下
复制app.use((err, req, res, next) => {
// 判断JWT 失败后产生的错误
if(err.name === 'UnauthorizedError') {
	return res.send({status: 401, msg: '无效的token'})
}
res.send({status: 500, msg: '未知错误'})
})
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