Node.js--》详解express中的身份认证

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目录

Web开发模式

身份认证

Session认证机制

在Express中使用Session认证

JWT认证机制

在Express中使用JWT

Web开发模式

目前主流的Web开发模式有两种

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。代码如下:

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>`
  // 3.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)
})

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。

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。

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

1不利于SE0。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 (server side render)技术能够很好的解决SEO问题!)

如何选择Web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。

        因此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

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。

身份认证的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。

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。而要想突破HTTP的无状态的限制就需要借助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的特性自动发送、域名独立、过期时限、4KB限制。

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。

Cookie的安全性问题

由于Cookie是存储在浏览器中的而且浏览器提供了读写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所以千万不要使用Cookie存储重要且隐私的数据比如用户的身份信息、密码等。

而Session的认证机制就是为了提高cookie安全性的一种认证机制。

Session的工作原理

在Express中使用Session认证

在Express项目中只需安装 express-session 中间件即可在项目中使用Session认证

npm install express-session

express-session中间件安装完成后需要通过app.use()来注册session中间件代码如下

// 配置 Session 中间件
const session = require('express-session')
app.use(session({
  secret:'Session_test', // secret 属性值可以是任意字符串
  resave:false, // 固定写法
  saveUninitialized:true // 固定写法
}))

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

// 登录的API接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{
  // 判断用户提交的信息是否正确
  if(req.body.username !=='admin' || req.body.password !=='123456'){
    return res.send({status:1,msg:'登录失败'})
  }
  // 登录成功后将成功的用户信息保存到session中
  // 注意只有成功配置了 express-session 这个中间件后才能通过 req 点出来 session 这个属性
  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,msg:'登录成功'})
})

当然也可以直接从 req.session 对象上获取之前存储的数据。代码如下

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

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。

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。

JWT认证机制

JWT(英文全称:JSON Web Token)是目前最流行的跨域认证解决方案。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。

JWT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。

JWT的组成部分

Header(头部)、Payload(有效荷载)、Signature(签名)。

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。

三者之间使用英文的“.”分隔格式如下:

Header.Payload.Signature

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WT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

运行如下命令安装两个JWT相关的包

# 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
npm install jsonwebtoken express-jwt@5.3.3

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。

// 定义 secret 密钥建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'Hello Node.js'

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)=>{
  // 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 !=='123456'){
    return res.send({
      status:400,
      message:'登录失败'
    })
  }
  // 三个参数分别是用户信息对象加密密钥配置对象
  const tokenStr = jwt.sign({username: userinfo.username},secretKey,{expiresIn:'20s'})
  // 用户登录成功后生成 JWT 字符串通过 token 属性响应给客户端
  res.send({
    status:200,
    message:'登录成功',
    token: tokenStr, // 要发送给客户端的 token 字符串 
  })
})

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。

// 注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// expiresJWT({secret:secretKey}) 用来解析 Token 的中间件
// .unless({path:[/^\/api\//]}) 用来指定哪些接口不需要访问权限
app.use(expressJWT({secret:secretKey}).unless({path:[/^\/api\//]}))

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WT字符串中解析出来的用户信息了示例代码如下

app.get('/admin/getinfo',function(req,res){
  // 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.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
  })
})

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',
  })
})

具体详细代码如下

// 导入 express 模块
const express = require('express')
// 创建服务器
const app = express()

// 导入JWT相关的两个包
const jwt = require('jsonwebtoken')
const 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')
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false }))

// 定义 secret 密钥建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'Hello Node.js'

// 注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// expiresJWT({secret:secretKey}) 用来解析 Token 的中间件
// .unless({path:[/^\/api\//]}) 用来指定哪些接口不需要访问权限
app.use(expressJWT({secret:secretKey}).unless({path:[/^\/api\//]}))

// 登录接口
app.post('/api/login',(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 !=='123456'){
    return res.send({
      status:400,
      message:'登录失败'
    })
  }
  // 三个参数分别是用户信息对象加密密钥配置对象
  const tokenStr = jwt.sign({username: userinfo.username},secretKey,{expiresIn:'50s'})
  // 用户登录成功后生成 JWT 字符串通过 token 属性响应给客户端
  res.send({
    status:200,
    message:'登录成功',
    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){
  // 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.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
  })
})

// 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',
  })
})

// 调用app.listen 方法,指定端口号并启动web服务器
app.listen(80,function(){
  console.log('Express server running at http://127.0.0.1:80');
})
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