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前后端的身份认证

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一. 前后端的身份认证



1.1 Web 开发模式

目前主流的 Web 开发模式有两种，分别是：

①基于

服务端渲染

的传统 Web 开发模式

②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:'段小小',age:18};
	// 2. 服务期通过字符串的拼接，动态生成 HTML 页面
	const htmlStr = `<h1>姓名:${user.name},年龄:${user.age}`;
    // 3. 把生成好的页面响应给客户端
    res.send(htmlStr);
})



2. 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。



PS:

SEO（Search Engine Optimization）：汉译为搜索引擎优化。是一种方式：利用搜索引擎的规则提高网站在有关搜索引擎内的自然排名。目的是让其在行业内占据领先地位，获得品牌收益。很大程度上是网站经营者的一种商业行为，将自己或自己公司的排名前移。



3. 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 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

。



4. 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


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！）



5. 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。

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。



1.2 身份认证



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. 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

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



1.3 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

。

在下图中：收银员相当于服务器，客户相当于客户端，当 客户1 在某一次结账时办理了一张VIP卡，往后 客户1 向 收银员 结账时，收银员是记不住 客户1 是否为 VIP，这就是HTTP 协议的无状态性。

在这里插入图片描述



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。

在这里插入图片描述

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


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

：

①自动发送

②域名独立

③过期时限

④4KB 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。

在这里插入图片描述



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。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。

在这里插入图片描述


注意

：

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。



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。

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述



1.4 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： 

// 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 属性值可以是任意字符串
    resave:false,          // 固定写法
    saveUninitialized:true // 固定写法
}));



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： 

// 登录的 API 接口
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' })
  }

  // TODO_02：请将登录成功后的用户信息，保存到 Session 中
  // 注意：只有成功配置了 express-session 这个中间件之后，才能够通过 req 点出来 session 这个属性
  res.session.user = req.body// 用户的信息
  res.session.islogin = true// 用户的登录状态

  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) => {
    // TODO_03：请从 Session 中获取用户的名称，响应给客户端
    if (res.session.islogin) {
        return res.send({ status: 1, msg: 'file' });
    }
    res.send({
        status: 0,
        msg: 'success',
        username: res.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。

req.session.destroy() 只会清空当前用户的 session 信息。 

// 退出登录的接口
app.post('/api/logout', (req, res) => {
    // TODO_04：清空 Session 信息
    req.session.destroy()
    res.send({
        status: 0,
        msg: '退出登录成功',
    })
});



1.5 JWT 认证机制



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。



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

。



3. JWT 的工作原理

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。



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：

在这里插入图片描述

下面是 JWT 字符串的示例：

在这里插入图片描述



5. 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。

在这里插入图片描述



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： 

Authorization:Bearer <token>



1.6 在 Express 中使用 JWT



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： 

// 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');



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：

①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

②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 = 'duanxianzi No1 ^_^'



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： 

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
    })
});



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： 

// 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
// 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\//] }))



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) {
    // 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
    })
});



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： 

// 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',
    })
});


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