day6.前后端身份认证

1. 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
   • 基于前后端分离的新型Web开发模式

   1. 服务端渲染的Web开发模式

      服务器端渲染的概念：

      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。示例代码如下：

      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>`
      	// 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)
      })
      

      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。

      确定：

      • 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。

   2. 前后端分离模式

      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。

      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 (server side render）技术能够很好的解决SEO问题! )

   3. 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。

      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

   1. 身份认证的含义

      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. 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

3. Session认证机制

   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，指的是客户端每次HTTP请求都输独立的，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的HTTP请求状态。

   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VIP用户发放会员卡。

  `注意：`现实生活中的会员卡身份认证方式，在 Web开发中的专业术语叫做**Cookie**。

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）和其他几个用于控制Cookie有效期（Expires）、安全性(Secure)、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

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，当客户端的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，并且浏览器自身也提供了读写Cookie的API，因此Cookie很容易被伪造，不具有安全性。因此，不建议服务器江南重要的隐私数据，通过Cookie的形式发送给浏览器。

   注意：切忌使用Cookie存储重要且隐私的数据！比如用户的身份信息、密码等。

   因此，为了提高身份认证安全性，就需要将Cookie在服务器端进行认证。

6. Session的工作原理

5. Express中使用Session认证

   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。

   2. 配置express-session中间件

      express-session中间件安装成功之后，需要通过app.use()来注册session中间件，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
      }))
      

   3. 向session中存取数据

      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：

       // 注意：只有在成功配置了express-session这个中间件之后，才能通过req点出来session这个属性
        req.session.userinfo= req.body;//用户的信息
        req.session.islogin = true;//用户的登录状态
      

      从session中取数据：

      if(req.session.islogin !=true){
          res.send({
            status:1,msg:"fail to login"
          })
        }
        res.send({
          status:0,
          msg:'success',
          username:req.session.userinfo.username
        })
      

      清空session:

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

   4. 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。

      Tips:

      • 当前端请求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

6. JWT认证机制

   1. 什么是JWT

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

   2. JWT的工作原理

  `总结：`用户的信息通过token字符串的形式，保存在客户端的浏览器中。服务器通过还原Token字符串的形式来认证用户的身份。

3. JWT的组成部分

   JWT通常由三部分组成，分别是Header(头部)、Payload（有效载荷）、Signature(签名)

   三者之间使用英文的“.”号分隔，格式如下：

   Header.Payload.Signature
   

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，他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. JWT的使用方式

   客户端收到服务器返回的JWT之后，通常会将他存储在localStorage或者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，具体格式如下：

   Authorization:Bearer 
   

6. 在Express中使用JWT

   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对象

   1. 导入JWT相关的包

      // 1．导入用于生成JwT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JSON对象的包
      const expressJWT = require( 'express-jwt ')
      

   2. 定义secret秘钥

      为了保证JWT字符串的安全性，位置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专门用于加密和解密的secrest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。

   3. 在登录成功后成功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
        /* 参数1：用户的信息对象
           参数2：加密的秘钥
           参数3：配置对象，可以配置token的有效期
           */
        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
        })
      

   4. 将JWT字符串还原为JSON对象

      客户端每次访问那些有权限接口的时候，都需要主动通过请求头的Authorization字段，将Token字符串发送到服务器进行身份认证。

      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：

      //使用app.use()来注册中间件
      // expressJWT({ secret: secretKey })就是用来解析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\//]}))
      

   5. 使用req.user获取用户信息

      当express-jwt这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，示列代码如下：

   6. 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，从而影响项目的正常运行。

      我们可以通过Express的错误中间件，来捕获这个错误，并进行相关的处理，示列代码如下：

      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’})