文章目录

前后端的身份认证
- 1 Web开发模式
- - 1.1 服务器端渲染的Web开发模式
  - 1.2 前后端分离的Web开发模式
  - 1.3 如何选择Web开发模式
- 2 身份认证
- - 2.1 什么是身份认证
  - 2.2 为什么需要身份认证
  - 2.3 不同开发模式下的身份认证
- 3 Session认证机制
- - 3.1 HTTP协议的无状态性
  - 3.2 如何突破HTTP无状态的限制
  - 3.3 什么是Cookie
  - 3.4 Cookie在身份认证中的作用
  - 3.5 Cookie不具有安全性
  - 3.6 提高身份认证的安全性
  - 3.7 Session的工作原理
- 4 在Express项目中使用Session认证
- - 4.1 安装express-session中间件
  - 4.2 配置express-session中间件
  - 4.3 向Session中存数据
  - 4.4 从Session中取数据
  - 4.5 清空Session
- 5 JWT认证机制
- - 5.1 了解Session认证的局限性
  - 5.2 什么是JWT
  - 5.3 JWT的组成部分
  - 5.4 JWT的三个部分各自代表的含义
  - 5.5 JWT的使用方式
- 6 在Express中使用JWT
- - 6.1 安装JWT相关的包
  - 6.2 导入JWT相关的包
  - 6.3 定义secret密钥
  - 6.4 在登录成功后生成JWT字符串
  - 6.5 将JWT字符串还原为JSON对象
  - 6.6 使用req.user获取用户信息
  - 6.7 捕获解析JWT失败后产生的错误
  - 6.8 完整代码示例

前后端的身份认证

1 Web开发模式

目前主流的Web开发模式有两种，分别是：

基于服务端渲染的传统Web开发模式
基于前后端分离的新型Web开发模式

1.1 服务器端渲染的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。代码示例如下：

app.get('/index.html',(req,res)=>
    //1,要渲染的数据
    const user = {name:'zs', age:20}

    //2.服务器端通过字符串的拼接，动态生成HTML内容
    const html = `<h1>姓名：$(user.name},年龄：$user.age}</h1>`
    
    //把生成好的页面内容响应给客户端。因此，客户端拿到的是带有真实数据的HTML页面
    res.send(html)
})

优点：

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。
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。

SEO： Search Engine Optimization, 搜索引擎优化

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。

1.2 前后端分离的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Wb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。

优点：

开发体验好。前端专注于U川页面的开发，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急。（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间题！)

1.3 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S0，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。

2 身份认证

2.1 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。

日常生活中的身份认证随处可见，例如：高铁的验票乘车，手机的密码或指纹解锁，支付宝或微信的支付密码等。
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。

2.2 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。

2.3 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：

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

3 Session认证机制

3.1 HTTP协议的无状态性

了解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。

3.2 如何突破HTTP无状态的限制

对于超市来说，为了方便收银员在进行结算时给VIP用户打折，超市可以为每个VP用户发放会员卡，通过出示会员卡来标识会员的身份。

这种身份认证的方式，在Web开发中的术语叫做Cookie

3.3 什么是Cookie

Cookie是存储在用户浏览器中的一段不超过4KB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：

自动发送
域名独立
过期时限
4KB限制

3.4 Cookie在身份认证中的作用

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。

3.5 Cookie不具有安全性

由于Cookie是存储在浏览器中的，而目浏览器也提供了读写Cookie的APl,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。

干万不要使用Cookie存储重要且隐私的数据！比如用户的身份信息、密码等。

3.6 提高身份认证的安全性

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。

这种“会员卡+刷卡认证”的设计理念，就是Session认证机制的精髓。

3.7 Session的工作原理

4 在Express项目中使用Session认证

4.1 安装express-session中间件

在Express项目中，只需要安装express-session中间件，即可在项目中使用Session认证：

npm i express-session

4.2 配置express-session中间件

express-session中间件安装成功后，需要通过app.use0来注册session中间件，示例代码如下：

//1,导入session中间件
var session =require'express-session')

//2.配置Session中间件
app.use(session({
    secret: 'keyboard cat',//secret属性的值可以为任意字符串
    resave: false,//固定写法
    saveUninitialized: true//固定写法
}))

4.3 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：

app.post('/api/login', (req, res) => {
    // 判断用户提交的登录信息是否正确
    if (req.body.username !== 'admin' && req.body.password !== '000000') {
        return res.send({status: 1, msg: '登录失败'})
    }
    
    // 只有成功配置了 express-session 这个中间件之后，才能够获取到 req.session
    reg.session.user = req.body	//将用户的信息，存储到Session中
    req.session.islogin = true
    //将用户的登录状态，存储到Session中
    res.send({status: 0, msg: '登录成功'})
})

4.4 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，示例代码如下：

//获取用户姓名的接口
app.get('/api/username', (req, res) => {
    // 判断用户是否登录
    if (!req.session.islogin) {
        return res.send({status: 1, msg: 'fail'})
    }
    res.send({status: 0, msg: 'success', username: req.session.user.username})
})

4.5 清空Session

调用req.session.destroy()函数，即可清空服务器保存的session信息。

只会清空当前用户的Session，不会清空所有用户的Session

// 退出登录的接口
app.post('/api/logout', (req, res) => {
    //清空当前客户端对应的session信息
    req.session.destroy()
    res.send({
        status: 0,
        m5g: '退出登录成功'
    })
})

5 JWT认证机制

5.1 了解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。

5.2 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。

5.3 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：

.只起分隔作用，没有其他作用

Header.Payload.Signature

下面是JWT字符串的示例：

eyJhbGcioiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZCI6MSwidXNlcm5hbwUioiJhZG1pbiIsInBhc3N3b3JkIjoiliwibmlja25hbwuioiLms6Xlt7Tlt7QiLCJlbWFpbCI6Im5pYmFiYUBpdGNhc3QuY24iLCJ1c2VyX3BpYyI6IiIsImlhdCI6MTU30DAzNjY4MiwiZXhwIjoxNTc4MDcyNjgyfQ.Mwq7GqCxJPK-EA8LNrtMG0411KdZ33S9KBL3XeuBxuI

5.4 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。

5.5 JWT的使用方式

客户端收到服务器返回的WT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>

6 在Express中使用JWT

6.1 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 install 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对像

6.2 导入JWT相关的包

//  1.导入用于生成JT字符串的包
const jwt = require('jsonwebtoken')

//2.导入用于将客户端发送过来的JwT字符串，解析还原成JS0N对象的包
const { expressjwt: jwt } = require("express-jwt");

6.3 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：

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

密钥可以是任意的字符串，越复杂越好

//secret密钥的本质：就是一个字符串
const secretKey = 'Nodejs No1 ^_^'

6.4 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：

千万不要把密码加密到token中

//登录接口
app.post('/api/login', (req, res) => {
    // ··省略登录失败情况下的代码
	//用户登录成功之后，生成JWT字符串，通过token属性响应给客户端
    res.send({
        status: 200,
        message: '登录成功！',
		//调用jwt.sign()生成JWT字符串，三个参数分别是：用户信息对像、加密密钥、配置对橡
        token: jwt.sign({username: userinfo.username}, secretKey, {expiresIn: '30s'})
    })
})

完整代码：

const express = require("express")
const jwt = require("jsonwebtoken")
const {urlencoded} = require("express");

const app = express()
app.use(urlencoded({extended: false}))

const secretKey = "kkk *_*"

app.get("/login", (req, res) => {
    if (req.body.username === 'admin' && req.body.password === 'admin') {
        const tokenStr = jwt.sign({username: req.body.username}, secretKey, {expiresIn: "24h"})
        res.send({
            status: 200,
            msg: 'success',
            token: tokenStr
        })
    } else {
        req.send({
            msg: "账号或者密码错误"
        })
    }

})

app.listen(80, () => {
    console.log("server start")
})

启动后通过接口测试，得到结果如下：

6.5 将JWT字符串还原为JSON对象

客户端海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对像：

express-jwt7版本之后用法发生了变化，参考express-jwt - npm

const { expressjwt } = require("express-jwt");

// 使用app.use()来注册中间件
// .unless({path:[/^\/api\//]})用来指定哪些接口不需要访问权限
app.use(
    expressjwt({
        secret: secretKey,
        algorithms: ["HS256"]
  	}).unless({path: [/^\/api\//]})
)

6.6 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：

只有配置好了express-jwt中间件之后才能通过req.user获取用户信息，

//这是一个有权限的API接口
app.get('/admin/getinfo', (req, res) => {
    console.log(re.user)
    res.send({
        status: 200,
        message: '获取用户信息成功！',
        data: req.auth
    })
})

6.7 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：

记得放在最后

app.use((err, req, res, next) => {
    //token解析失败导致的错误
    if (err.name === 'UnauthorizedError') {
        return res.send({status: 401, message: '无效的token'})
    }

    //其它原因导致的错误
    res.send({status: 500, message: '未知错误'})
})

6.8 完整代码示例

const express = require("express")
const jwt = require("jsonwebtoken")
const {urlencoded} = require("express");
const {expressjwt} = require("express-jwt")

const app = express()
const secretKey = "kkk *_*"

app.use(urlencoded({extended: false}))

app.use(
    expressjwt({
        secret: secretKey,
        algorithms: ['HS256']
    }).unless({path: [/^\/api\//]})
)

app.get("/api/login", (req, res) => {
    if (req.body.username === 'admin' && req.body.password === 'admin') {
        const tokenStr = jwt.sign({username: req.body.username}, secretKey, {expiresIn: "24h"})
        res.send({
            status: 200,
            msg: 'success',
            token: tokenStr
        })
    } else {
        req.send({
            msg: "账号或者密码错误"
        })
    }
})

app.get("/user/getInfo", (req, res) => {
    res.send({
        status: 200,
        msg: "success",
        data: res.auth
    })
})

app.listen(80, () => {
    console.log("server start")
})

app.use((err, req, res, next) => {
    //token解析失败导致的错误
    if (err.name === 'UnauthorizedError') {
        return res.send({status: 401, message: '无效的token'})
    }

    //其它原因导致的错误
    res.send({status: 500, message: '未知错误'})
})