前后端的身份认证②(JWT认证机制)

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也许你感觉自己的努力总是徒劳无功,但不必怀疑,你每天都离顶点更进一步。今天的你离顶点还遥遥无期。但你通过今天的努力,积蓄了明天勇攀高峰的力量。加油!

JWT 认证机制

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。

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。

工作原理:
在这里插入图片描述

总结: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

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:
在这里插入图片描述
下面是 JWT 字符串的示例:
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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。

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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:
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在 Express 中使用 JWT

安装 JWT 相关的包

运行如下命令,安装如下两个 JWT 相关的包:
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  • 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

使用 require() 函数,分别导入 JWT 相关的两个包:
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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

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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:

在这里插入图片描述

这个配置对象里面的expiresIn属性来指定token字符串的有效期,也就是说从生成的那一刻起往后推,30s之内是有效的,过了30s后这个token就作废了,无法来进行身份的认证。

JWT与token的关系

token是一个很宽泛的概念,翻译为令牌,一般用来表示经过验证之后得到的凭证,长度没有什么限制,多长都可以。jwt是JSONWebToken,它也自称是一种token,jwt就是一个很具体的标准了,用点号分为三段,分别表示头、信息和签名。token有很多种,可以是标准的,也可以是你自己定义的,jwt则是其中一种token,而且是标准的token。

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:
在这里插入图片描述

其中的unless方法可以通过正则表达式去匹配哪些接口不需要访问权限。

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:
在这里插入图片描述

只要配置成功了 express-jwt 这个中间件,就可以把解析出来的用户信息,挂载到 req.user 属性上

密码非常的重要,一定不要把密码进行token加密

req.user中包含的信息是由自己当初加密的时候决定的。你加密的什么,他解析完之后返回的是什么。(自动多加的属性是用来控制token有效期的)

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:
在这里插入图片描述

JWT认证整体代码实现

// 导入 express 模块
const express = require('express')
// 创建 express 的服务器实例
const app = express()

// TODO_01:安装并导入 JWT 相关的两个包,分别是 jsonwebtoken 和 express-jwt
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 }))

// TODO_02:定义 secret 密钥,建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'itheima No1 ^_^'

// TODO_04:注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// 注意:只要配置成功了 express-jwt 这个中间件,就可以把解析出来的用户信息,挂载到 req.user 属性上
app.use(expressJWT({ secret: secretKey }).unless({ path: [/^\/api\//] }))

// 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
  // 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
  })
})

// 这是一个有权限的 API 接口
app.get('/admin/getinfo', function (req, res) {
  // TODO_05: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
  })
})

// TODO_06: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(8888, function () {
  console.log('Express server running at http://127.0.0.1:8888')
})

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