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【node进阶】深入浅出前后端身份验证(下)---JWT
🔥前言

上一篇文章中带领大家学习了session，session身份认证适应于服务端渲染，我们前后端分离项目中用的都是jwt，本篇文章会详细的介绍jwt！

📃目录

JWT认证机制
- Session 认证的局限性
- 什么是 JWT
- JWT 的工作原理
- JWT 的组成部分
- JWT 的三个部分各自代表的含义
- JWT 的使用方式
Express 中使用 JWT
- 安装 JWT 相关的包
- 定义 secret 密钥
- 在登录成功后生成 JWT 字符串
- 将 JWT 字符串还原为 JSON 对象
- 使用 req.auth 获取用户信息
- 捕获解析 JWT 失败后产生的错误
完整示例demo
小结

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。

同时Session存在一定的存储问题，例如：我们有一个集群，我们第一次选择在机器A中登录，第二次在机器B中登录，这样会导致我们的Session会复制来复制去的(如图所示)。
【node进阶】深入浅出前后端身份验证(下)---JWT

如果我们想解决这个问题，我们可以把Session挂载到一个单独的机器中去，但是这样的话又会导致一个问题：用户需要重新再登录一遍，这样的话就很烦(如图所示)
【node进阶】深入浅出前后端身份验证(下)---JWT
同时，Cookie存储的有效信息容易被CSRF(Cross-site request forgery)跨站请求伪造导致安全性的问题。

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。

JWT 的工作原理

【node进阶】深入浅出前后端身份验证(下)---JWT
注意：
CSRF攻击的原因是浏览器会自动带上cookie，而不会带上token；
以CSRF攻击为例：
cookie：用户点击了链接，cookie未失效，导致发起请求后后端以为是用户正常操作，于是进行扣款或者盗取网站操作；
token：用户点击链接，由于浏览器不会自动带上token(因为我们把token保存到了localStorage或者sessionStorage中了)，所以即使发了请求，后端的token验证不会通过，所以不会进行扣款或者盗取网站操作；
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，格式如下：

Header.Payload.Signature

JWT 字符串的示例：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VybmFtZSI6ImFkbWluIiwiaWF0IjoxNjY2NzA2NTE4LCJleHAiOjE2NjY3MDY1NDh9.Gtw5Hg0t83g11oZEoKPxi9UljxW02M3dse5mqT7iqlI

JWT 的三个部分各自代表的含义

JWT 的三个组成部分，从前到后分别是 Header、Payload、Signature。
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

Express 中使用 JWT

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 对象

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：
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
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

const jwt = require('jsonwebtoken')
const expressJWT = require('express-jwt')
// 密钥为任意字符串
const secretKey = 'Bruce'

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

app.post('/api/login', (req, res) => {
  ...
  res.send({
    status: 200,
    message: '登录成功',
    // jwt.sign() 生成 JWT 字符串
    // 参数：用户信息对象、加密密钥、配置对象-token有效期
    // 尽量不保存敏感信息，因此只有用户名，没有密码
    token: jwt.sign({username: userInfo.username}, secretKey, {expiresIn: '10h'})
  })
})

将 JWT 字符串还原为 JSON 对象

客户端访问有权限的接口时，需通过请求头的 Authorization 字段，将 Token 字符串发送到服务器进行身份认证
服务器可以通过 express-jwt 中间件将客户端发送过来的 Token 解析还原成 JSON 对象

// unless({ path: [/^\/api\//] }) 指定哪些接口无需访问权限
app.use(expressJWT({ secret: secretKey }).unless({ path: [/^\/api\//] }))

使用 req.auth 获取用户信息

当 express-jwt 中间件配置成功后，即可在那些有权限的接口中，使用 req.auth 对象，来访问从 JWT 字符串中解析出来的用户信息

// 这是一个有权限的 API 接口
app.get('/admin/getinfo', function (req, res) {
  // TODO_05：使用 req.auth 获取用户信息，并使用 data 属性将用户信息发送给客户端
  console.log(req.auth);
  res.send({
    status: 200,
    message: '获取用户信息成功！',
    data: req.auth // 要发送给客户端的用户信息
  })
})

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
通过 Express 的错误中间件，捕获这个错误并进行相关的处理:

app.use((err, req, res, next) => {
  if (err.name === 'UnauthorizedError') {
    return res.send({ status: 401, message: 'Invalid token' })
  }
  res.send({ status: 500, message: 'Unknown error' })
})

完整示例demo

app.js文件:

// 导入 express 模块
const express = require('express')
// 创建 express 的服务器实例
const app = express()
// TODO_01：安装并导入 JWT 相关的两个包，分别是 jsonwebtoken 和 express-jwt
const jwt = require('jsonwebtoken')
const { expressjwt: expressJWT} = require('express-jwt')
// 允许跨域资源共享
const cors = require('cors')
app.use(cors())
// 解析 post 表单数据的中间件
const bodyParser = require('body-parser')
const { response } = require('express')
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false }))
// TODO_02：定义 secret 密钥，建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'lzqlmy ^_^!'
// TODO_04：注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
app.use(expressJWT({secret : secretKey,algorithms:['HS256']}).unless({path:[/^\/api\//]}))
// 登录接口
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
  // TODO_03：在登录成功之后，调用 jwt.sign() 方法生成 JWT 字符串。并通过 token 属性发送给客户端
  //1.参数一：用户的信息对象  参数二：加密的密钥  参数三：配置对象，可以配置当前 token 的有效期
  //千万不要把密码加密到 token 字符串中
  const tokenStr = jwt.sign({username:userinfo.username},secretKey,{expiresIn:'30s'})
  res.send({
    status: 200,
    message: '登录成功！',
    token: tokenStr // 要发送给客户端的 token 字符串
  })
})
// 这是一个有权限的 API 接口
app.get('/admin/getinfo', function (req, res) {
  // TODO_05：使用 req.user 获取用户信息，并使用 data 属性将用户信息发送给客户端
  console.log(req.auth);
  res.send({
    status: 200,
    message: '获取用户信息成功！',
    data: req.auth // 要发送给客户端的用户信息
  })
})
// TODO_06：使用全局错误处理中间件，捕获解析 JWT 失败后产生的错误
app.use((err,req,res,next)=>{
  //这次错误是由token解析失败造成的 
  if(err.name === `UnauthorizedError`) {
    return res.send({
      status : 401,
      message:'token已过期'
    })
  }
  res.send({
    status : 500,
    message : '未知的错误！'
  })
})
// 调用 app.listen 方法，指定端口号并启动web服务器
app.listen(8888, function () {
  console.log('Express server running at http://127.0.0.1:8888')
})

在postman中测试接口:
【node进阶】深入浅出前后端身份验证(下)---JWT
在登录接口中获取到token，得到token后进行复制

将token复制到获取信息的接口中来，在Headers中添加KEY值：Authorization,在VALUE中添加Bearer + token值。我们可以看到获取到了用户信息，当我们token过期的时候，错误中间件会提示token已过期

小结

在前后端分离的主流时代中，jwt是必须要学会的东西，可能在开发中你只需要承担前端的工作，但是你需要了解jwt的工作原理，以及能够处理好后端传过来的token，这种能力必须是要有的！继续加油吧，少年！

【node进阶】深入浅出前后端身份验证(下)---JWT

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Session 认证的局限性

什么是 JWT

JWT 的工作原理

JWT 的组成部分

JWT 的三个部分各自代表的含义

JWT 的使用方式

Express 中使用 JWT

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