如何实现无感刷新(附前后端实现)？

无感刷新的核心思路：

在这里插入图片描述

无感刷新机制的目的是在用户不知情的情况下，自动更新其认证令牌（通常是Access Token），以保证用户的会话不会中断。这通常涉及到两种类型的令牌：

Access Token：它是用户进行认证后得到的令牌，允许用户访问服务器的受保护资源。它有一个较短的有效期。
Refresh Token：它是在同一时间发放给用户的另一个令牌，用于在Access Token过期时获取一个新的Access Token。它的有效期比Access Token长。

当Access Token即将过期或已经过期时，客户端会使用Refresh Token向认证服务器请求一个新的Access Token。如果Refresh Token仍然有效，认证服务器则发放一个新的Access Token给客户端，并且可能会同时发放一个新的Refresh Token。这个过程对用户来说是没有感知的，因此被称为“无感”刷新。

在项目中实施无感刷新：

后端实施步骤：

认证端点设置：
- 设计一个认证API端点，当用户初次登录时，返回Access Token和Refresh Token。
- 设计一个Token刷新API端点，只接受Refresh Token并返回新的Access Token（可选地返回新的Refresh Token）。
Token管理：
- Access Token应有一个短暂的生命周期，例如15分钟。
- Refresh Token应有一个长期的生命周期，例如7天或更长，且应该存储在一个安全的存储中。
安全考虑：
- 对Refresh Token进行旋转（每次使用后就废弃旧的Refresh Token并发放一个新的）。
- 通过HTTPS交换所有Token。
- 应用适当的加密措施来保护Token的安全。

前端实施步骤：

存储Token：
- 在客户端安全地存储Access Token和Refresh Token（例如使用Web的localStorage或SecureStorage）。
拦截请求和响应：
- 使用拦截器监视所有出站请求和进站响应。
- 在请求头中自动加入Access Token。
处理过期的Access Token：
- 当接收到表示Token过期的HTTP状态码（例如401）时，暂停发出的请求。
- 使用Refresh Token请求新的Access Token。
处理新的Access Token：
- 更新存储中的Access Token。
- 重新发送之前因Token过期而暂停的请求。
处理Refresh Token过期：
- 如果Refresh Token也过期或无效，引导用户重新登录。

`无感刷新机制的大概思路就是这些，下面是具体的示例，分为简化版和完整版，简化版目的是更好的了解无感刷新的原理，而完整版就要考虑一些其他问题，比如说安全问题。`

下面是实现无感刷新机制的具体示例（简化版）

`这个例子涵盖前端（使用JavaScript）和后端（Node.js环境下使用Express框架）`

后端（Node.js/Express）

const express = require('express');
const jwt = require('jsonwebtoken');
const app = express();
const accessTokenSecret = 'YOUR_ACCESS_TOKEN_SECRET';
const refreshTokenSecret = 'YOUR_REFRESH_TOKEN_SECRET';
let refreshTokens = [];

app.post('/login', (req, res) => {
    // 用户登录逻辑，验证用户凭证
    const { username, password } = req.body;

    // 这里应该有逻辑来验证用户凭证
    // 如果验证成功：
    const accessToken = jwt.sign({ username }, accessTokenSecret, { expiresIn: '15m' });
    const refreshToken = jwt.sign({ username }, refreshTokenSecret);
    refreshTokens.push(refreshToken);

    res.json({
        accessToken,
        refreshToken
    });
});

app.post('/refresh', (req, res) => {
    // 用户发送refresh token来获取新的access token
    const { refreshToken } = req.body;
    if (!refreshToken || !refreshTokens.includes(refreshToken)) {
        return res.sendStatus(403);
    }

    jwt.verify(refreshToken, refreshTokenSecret, (err, user) => {
        if (err) {
            return res.sendStatus(403);
        }

        const newAccessToken = jwt.sign({ username: user.username }, accessTokenSecret, { expiresIn: '15m' });

        res.json({
            accessToken: newAccessToken
        });
    });
});

app.listen(3000, () => {
    console.log('Authentication service started on port 3000');
});

前端（JavaScript/AJAX）

假设使用了axios作为HTTP客户端，可以设置拦截器来自动处理Token刷新。

axios.interceptors.response.use(response => {
    return response;
}, error => {
    const originalRequest = error.config;
    if (error.response.status === 401 && !originalRequest._retry) {
        originalRequest._retry = true;
        return axios.post('/refresh', {
            refreshToken: localStorage.getItem('refreshToken')
        }).then(res => {
            if (res.status === 200) {
                localStorage.setItem('accessToken', res.data.accessToken);
                axios.defaults.headers.common['Authorization'] = 'Bearer ' + localStorage.getItem('accessToken');
                return axios(originalRequest);
            }
        });
    }

    return Promise.reject(error);
});

这段代码中，我们在响应拦截器中检查任何错误的响应。如果我们得到一个401响应，并且这是第一次重试，我们就发送一个带有refreshToken的请求到/refresh端点。如果刷新Token成功，我们就保存新的accessToken，更新请求头，并重新发起失败的请求。

`完整示例`

实现非简化的登录无感刷新机制通常会涉及更详细的认证流程、错误处理、日志记录和安全性措施。这包括使用数据库存储Refresh Tokens、自动撤销机制、双因素认证等。

后端实现（Node.js/Express + MongoDB）

首先，你需要设置一个数据库来存储Refresh Tokens。出于安全考虑，每个Refresh Token都应该与一个用户账户关联，并且能够被追踪和撤销。

const express = require('express');
const jwt = require('jsonwebtoken');
const bcrypt = require('bcrypt');
const User = require('./models/User'); // 导入User模型
const RefreshToken = require('./models/RefreshToken'); // 导入RefreshToken模型
const app = express();

// ...其他必要的中间件和数据库连接代码...

app.post('/login', async (req, res) => {
    // 用户登录逻辑，验证用户凭证
    const { username, password } = req.body;
    const user = await User.findOne({ username });

    if (user && bcrypt.compareSync(password, user.password)) {
        const accessToken = jwt.sign({ userId: user._id }, accessTokenSecret, { expiresIn: '15m' });
        const refreshToken = jwt.sign({ userId: user._id }, refreshTokenSecret);

        // 保存refresh token到数据库
        const newRefreshToken = new RefreshToken({ token: refreshToken, user: user._id });
        await newRefreshToken.save();

        res.json({ accessToken, refreshToken });
    } else {
        res.status(401).send('Username or password incorrect');
    }
});

app.post('/refresh', async (req, res) => {
    // 用户发送refresh token来获取新的access token
    const { refreshToken } = req.body;
    const dbToken = await RefreshToken.findOne({ token: refreshToken });

    if (!dbToken) {
        return res.status(403).send('Refresh token not found');
    }

    jwt.verify(refreshToken, refreshTokenSecret, async (err, decoded) => {
        if (err) {
            return res.status(403).send('Refresh token invalid');
        }

        // 生成新的access token和refresh token
        const newAccessToken = jwt.sign({ userId: decoded.userId }, accessTokenSecret, { expiresIn: '15m' });
        const newRefreshToken = jwt.sign({ userId: decoded.userId }, refreshTokenSecret);

        // 更新数据库中的refresh token
        dbToken.token = newRefreshToken;
        await dbToken.save();

        res.json({ accessToken: newAccessToken, refreshToken: newRefreshToken });
    });
});

app.listen(3000, () => {
    console.log('Authentication service started on port 3000');
});

在此示例中，我们使用了MongoDB来存储用户和他们的Refresh Tokens。登录时，我们验证用户凭证，并且如果认证成功，我们就生成Access Token和Refresh Token，然后将Refresh Token保存到数据库。在无感刷新流程中，我们验证提供的Refresh Token是否存在于数据库中，并且是否有效，然后发放新的Access Token。

前端实现（JavaScript/AJAX + Local Storage）

在前端实现中，我们需要确保存储Token的方法是安全的。在生产环境中，你可能需要考虑使用更安全的存储方式，如HTTPOnly Cookies或Secure Local Storage。

axios.interceptors.response.use(
  response => response,
  error => {
    const originalRequest = error.config;

    // 检测token过期的错误代码，比如401
    if (error.response.status === 401 && originalRequest.url === '/refresh') {
      // 刷新Token失败，直接登出用户
      logoutUser();
      return Promise.reject(error);
    }

    if (error.response.status === 401 && !originalRequest._retry) {
      originalRequest._retry = true;
      return axios.post('/refresh', { refreshToken: localStorage.getItem('refreshToken') })
        .then(res => {
          if (res.status === 200) {
            // 将新token设置到本地存储和axios默认头部
            localStorage.setItem('accessToken', res.data.accessToken);
            localStorage.setItem('refreshToken', res.data.refreshToken);
            axios.defaults.headers.common['Authorization'] = 'Bearer ' + res.data.accessToken;

            // 更新失败请求的头部并重新发送


            originalRequest.headers['Authorization'] = 'Bearer ' + res.data.accessToken;
            return axios(originalRequest);
          }
        })
        .catch(error => {
          // 任何错误都直接登出用户
          logoutUser();
          return Promise.reject(error);
        });
    }

    return Promise.reject(error);
  }
);

function logoutUser() {
  // 清除本地存储和状态，重定向到登录页面
  localStorage.removeItem('accessToken');
  localStorage.removeItem('refreshToken');
  // ...重定向到登录页的代码...
}

在前端的实现中，我们创建了一个axios拦截器，它会在遇到401未授权的响应时自动尝试刷新Token。如果刷新Token请求也失败，则触发用户登出的逻辑。

注意：此功能一定要注意其安全性，具体的话要结合实际的项目，以下是我的一些建议：
安全方面通常包括以下几个方法：

1. 使用HTTPS来加密所有的通信。
2. 安全地存储Access Token和Refresh Token，如使用httpOnly和Secure属性的Cookies。
3. 对Token进行定期轮换，特别是Refresh Token。
4. 在服务器端验证Token的签名。
5. 设置适当的Token过期时间。
6. 实现Token撤销逻辑，以便在检测到异常时能够立即废弃使用。
7. 避免在客户端暴露敏感的认证逻辑。
8. 对所有的认证请求和Token刷新请求进行率限制和异常监测。
9. 使用跨站请求伪造（CSRF）保护措施。
10. 确保客户端和服务端都有充分的错误处理和日志记录机制。