身份认证机制 （Session、JWT）

身份认证机制

一、两种主流的Web开发模式

在我们了解两种主流的认证机制之前，我们先来了解一下目前主流的两种Web开发模式。

基于服务端渲染的传统Web开发模式

服务端渲染：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。客户端只负责解析 HTML 。

优点：

• 前端耗时少。因为在服务端动态生成HTML内容，浏览器只需要直接渲染页面就好了。尤其是移动端，更省电。
• 有利于SEO**（也称为搜索引擎优化）**。因为服务器响应的是完整的HTML页面内容，所以爬虫更容易爬取获取信息，更利于SEO。

缺点

• 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。
• 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

基于前后端分离的新型Web开发模式

前后端分离：后端只负责提供 API 接口（处理、存储数据），前端使用 Ajax 调用接口（显示数据）。前端和后端开发人员通过 接口 进行数据的交换。

优点

• 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。
• 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。
• 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，所以爬虫对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 技术能够很好的解决 SEO 问题！）

如何选择开发模式

• 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。

  注意：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。

二、什么是身份认证机制

1、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。 在 Web 开发中，也涉及到用户身份的认证，例如：各大网站的手机验证码登录、邮箱密码登录、二维码登录等。

2、目的：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

3、目前主流的身份认证有session认证机制和JWT认证机制，那么如何选择身份认证的方式

• 服务端渲染推荐使用 Session 认证机制
• 前后端分离推荐使用 JWT 认证机制

三、Session认证机制

1.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。

2.为了解决 HTTP 无状态的限制，我们可以使用 Cookie。

Cookie

1.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。

2. 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。

3. Cookie的特性

   自动发送

   域名独立

   具有过期时限

   4kb限制

4.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。 之后，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。

5.Cookie的不安全性：*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。并且更具浏览器所提供的接口，可以伪造一些数据，因此不具有安全性。所以切记不要将用户的重要信息（如：用户密码、账号信息等）通过Cookie发送给浏览器

6.服务器可通过认证Cookie的形式去提高身份认证的安全性。比如：为了防止客户伪造会员卡，收银员在拿到客户出示的会员卡之后，可以 在收银机上进行刷卡认证 。只有收银机确认存在的会员卡，才能被正常使用

注意：这种“会员卡 + 刷卡认证”的设计理念，就是 Session 认证机制的精髓。

Session工作机制

在 Express 中使用 Session 认证

npm i express-session

1.导入sessionconst session = require("express-session");
2.创建seesion中间件app.use("session({secret: '', // 定义密钥：可以是任意字符串resave: false, //固定写法saveUninitialized: true //固定写法})")

// 测试登录接口
// 在设置express-session中间件之后，req上就会多出一个session的属性，以便于我们操作
app.post('/api/login',(req,res)=>{// console.log(req.seeesion);if(req.body.username !== 'Richie' && req.body.password !== '123456'){res.send({status:1,msg:'登陆失败'})}// user、islogin是自己定义的存储属性req.session.user = req.body; // 用户的信息req.session.islogin = true; // 用户的登录状态res.send({ status: 0, message: '登录成功' });
})

// 获取用户姓名的接口
app.post('/api/username',(req,res)=>{if(!req.session.isLogin){return res.send({status: 1,msg: '用户未登录'})}res.send({status: 0,msg: '查询成功',data: req.session.user.username})
})

// 退出登录的接口
app.post('/api/logout', (req, res) => {// 清空 Session 信息req.session.destroy()res.send({status: 0,message: '退出登录成功',})
})

// 导入session模块
const session = require('express-session');
const express = require('express');
const cors = require('cors')const app = express();
const router = express.Router()
app.use(cors())
// 配置session
app.use(express.json())
app.use(session({secret: 'node five',resave: false, //固定写法saveUninitialized: true // 固定写法
}))
// 测试登录接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{if(req.body.username !== 'Richie' && req.body.password !== '123456'){res.send({status:1,msg:'登陆失败'})}req.session.user = req.body;req.session.isLogin = true; 
})
// 获取用户姓名的接口
app.post('/api/username',(req,res)=>{if(!req.session.isLogin){return res.send({status: 1,msg: '用户未登录'})}res.send({status: 0,msg: '查询成功',data: req.session.user.username})
})
// 退出登录接口
app.post('/api/exit',(req,res)=>{if(!req.session.isLogin){return res.send({status: 1,msg: '用户未登录'})}// 清空session信息req.session.destroy()res.send({status: 0,msg: '退出登录成功',})
})app.listen(80,()=>{console.log('http://127.0.0.1');
})

四、JWT认证机制

1、JWT（ JSON Web Token）认证机制*,目前最流行的跨域解决方案*

JWT通常由三部分组成:Header(头部)、payLoad(有效荷载)、Signature(签名)三者之间用 . 号分隔开

工作原理

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。

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需要使用的两个包：jsonwebtoken 和 express-jwt ,其中jsonwebtoken是用来生成JWT字符串的，express-jwt是用来解析字符串还原成JSON对象。

npm i jsonwebtoken express-jwt

2.导入JWT相关的包

// 导入 JWT 相关的两个包，分别是 jsonwebtoken 和 express-jwt
const jwt = require('jsonwebtoken')
const expressJWT = require('express-jwt')

3.定义serect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，密钥设置的越复杂越好：

• 当生成 JWT字符串的时候，需要使用secret密钥对用户信息进行加密，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密钥进行加密

// secret密钥的本质：就是一个字符串
const secretKey = 'Richie Node five ^_^_^_^'

4.注册中间件

// 使用app.use()来注册中间件
// expressJWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] })就是来解析Token的中间件
// .unless({ path: [/^\/api\//] })用来指定哪些接口不需要访问权限，这里是凡是以/api为开头的接口都不需要访问权限
app.use(expressJWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] }).unless({ path: [/^\/api\//] }))

5.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

//登录接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{console.log(req.body);const userInf = req.body;// 登陆失败if(userInf.username!=='admin'&&userInf.password!=='000000'){return res.send({status: 400,msg: '登陆失败'}) }//登陆成功之后：调用jwt.sign(参1，2，3)方法生成JWT字符串。并且通过 token属性发送给客户端//参数1：用户的信息对象  2：加密的密钥 3：配置对象，可以配置当前的token的有效期// 千万不要把密码加载到 JSON 字符串中，不然存在泄露的风险const tokenStr = jwt.sign({username:userInf.username},secretKey,{expiresIn:'3000s'})res.send({status: 200,message: '登陆成功！',token: tokenStr // 要给客户端的 token 字符串})
})

6.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：

// 一个有权限的API接口
app.get('/admin/getinfo',(req,res)=>{console.log(req.user);res.send({status:200,message: '获取用户信息成功',data:req.user})
})

当不在请求头中传入token时：

当传入正确的token时：

7.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：

// 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 解析失败导致的if (err.name === 'UnauthorizedError') {return res.send({status: 401,message: '无效的token',})}res.send({status: 500,message: '未知的错误',})
})

8.完整代码

const express = require('express');const app = express();
// 允许跨域资源共享
const cors = require('cors');
app.use(cors());app.use(express.json())// 导入与JWT相关的两个包，jsonwebtoken express-jwt
// 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
const expressJWT = require('express-jwt'); // 解析还原JSON对象const jwt = require('jsonwebtoken'); // 生成JWT字符串const secretKey = 'Richie Node five';
// 使用app.use()来注册中间件
// expressJWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] })就是来解析Token的中间件
// .unless({ path: [/^\/api\//] })用来指定哪些接口不需要访问权限，这里是凡是以/api为开头的接口都不需要访问权限
app.use(expressJWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] }).unless({ path: [/^\/api\//] }))//登录接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{console.log(req.body);const userInf = req.body;// 登陆失败if(userInf.username!=='admin'&&userInf.password!=='000000'){return res.send({status: 400,msg: '登陆失败'}) }//登陆成功之后：调用jwt.sign(参1，2，3)方法生成JWT字符串。并且通过 token属性发送给客户端//参数1：用户的信息对象  2：加密的密钥 3：配置对象，可以配置当前的token的有效期// 千万不要把密码加载到 JSON 字符串中，不然存在泄露的风险const tokenStr = jwt.sign({username:userInf.username},secretKey,{expiresIn:'3000s'})res.send({status: 200,message: '登陆成功！',token: tokenStr // 要给客户端的 token 字符串})
})// 一个有权限的API接口
app.get('/admin/getinfo',(req,res)=>{console.log(req.user);res.send({status:200,message: '获取用户信息成功',data:req.user})
})//错误中间件,捕获解析 JWT 失败之后i的错误
app.use((err,req,res,next)=>{if(err.name === 'UnauthorizedError') return res.send('登陆过期请重新登录！');res.send({status:500,message: '未知错误'})})app.listen(80,()=>{console.log('http://127.0.0.1');
})

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