Nodejs七、身份认证

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Nodejs七、身份认证

1、Web 开发模式

（1）目前主流的 Web 开发模式

• 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

（2）服务端渲染的 Web 开发模式

• 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。
• 客户端不需要使用 Ajax 这样的技术额外请求页面的数据。

（3）服务端渲染的优缺点

• 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。
  • 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
  • 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。

（4）前后端分离的 Web 开发模式

• 前后端分离的开发模式，依赖于 Ajax 技术的广泛应用。
• 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。

（5）前后端分离的优缺点

• 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！）

（6）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 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。
• 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）身份认证是什么

• 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）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。
• 在互联网项目开发中，如何对用户的身份进行认证，是一个值得深入探讨的问题。例如，如何才能保证网站不会错误的将“马云的存款数额”显示到“马化腾的账户”上。

（3）不同开发模式下的身份认证

• 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

（1）HTTP 协议的无状态性

• 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）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。
• 在 Web 开发中的专业术语叫做 Cookie。

（3）Cookie是什么

• 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。
• 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不具有安全性

• 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。
• 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。比如用户的身份信息、密码等。

（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。

（7）Session 的工作原理

4、在 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：

npm install express-session

（2）配置 express-session 中间件

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

// 导入 session 中间件
const session = require('express-session')

// 配置 session 中间件
app.use(
    session({
        secret: 'keytest', //secret属性值可以是任意字符串
        resave: false,
        saveUninitialized: true,
    })
)

（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' })
    }
    
    // 注意：只有成功配置了 express-session 这个中间件之后，才能够通过 req 点出来 session 这个属性
    req.session.user = req.body // 用户的信息存储到session中
    req.session.islogin = true // 用户的登录状态存储到session中

    res.send({ status: 0, msg: '登录成功' })
})

（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,
    })
})

（5）清空 session

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

// 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,
        msg: '退出登录成功',
    })
})

5、JWT 认证机制

（1）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。
• 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。

（2）JWT是什么

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

（3）JWT 的工作原理

• 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。

（4）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：

• 下面是 JWT 字符串的示例：

（5）JWT 组成部分含义

• Payload：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 ：安全性相关的部分，只是为了保证 Token 的安全性

（6）JWT 的使用方式

• 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：

6、在 Express 中使用 JWT

（1）安装 JWT 相关的包

• 安装两个 JWT 相关的包：npm install jsonwebtoken express-jwt

  • jsonwebtoken：生成 JWT 字符串

  • express-jwt ：将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象

（2）导入JWT 相关的包

• 使用 require() 函数，分别导入 JWT 相关的两个包：

// 生成 JWT 字符串

const jwt = require('jsonwebtoken')

// 将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象

const expressJWT = require('express-jwt')

（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

// secret密钥的本质：就是一个字符串
const secretKey = 'mysecret'

（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：

// 登录接口
app.post('/api/login', function(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 !== '000000') {
        return res.send({
            status: 400,
            message: '登录失败！',
        })
    }
    // 登录成功
    // 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，可以配置当前 token 的有效期
    // 记住：千万不要把密码加密到 token 字符中
    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
    })
})

（5）将 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：

// 使用app.use() 来注册中间件
// expressJWT(secret:secretKey})就是用来解断Token的中间件
// .unless({path:[/A\/api\//]})用来指定哪些接口不需要方问权限
app.use(expressJWT({ secret: secretKey }).unless({ path: [/^\/api\//] }))

（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：

// 这是一个有权限的 API 接口
app.get('/admin/getinfo', function(req, res) {    
    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
    })
})

（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',
    })
})