欢迎您访问 最编程 本站为您分享编程语言代码，编程技术文章！

热门搜索/Hot Search

您现在的位置是： 首页

理解与实操：前后端身份验证的两种方法——会话认证与JWT令牌认证深入解析

最编程 2024-07-28 10:23:54
...

1、Web 开发模式

1.1、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，客户需要使用Aiax这样的技术额外请求页面的数据。代码示例如下:

image.png

1.2、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

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。

1.3、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

1.4、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VueReact等前端框架的 SSR (server siderender)技术能够很好的解决SEO问题!)

1.5、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SE0，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，为了同时事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

2.1、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

2.2、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”

2.3、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

  • 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

3.1、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

image.png

3.2、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


image.png

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

3.3、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:

  • 自动发送
  • 域名独立
  • 过期时限
  • 4KB 限制
image.png

3.4、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

image.png

image.png

image.png

3.5、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

image.png

3.6、提高身份认证的安全性

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为了防止客户伪造会员卡会员卡，才能被正常使用

“会员卡 + 刷卡认证”的设计理念，就是 Session 认证机制的精髓

image.png

4.Session 认证机制

4.1、Session 的工作原理

image.png

5、在 Express 中使用 Session 认证

5.1、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

5.2、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express模块
const express = require("express");
// 创建express的服务器实例
const app = express();

// TODO_01:配置session中间件
const session = require("express-session");
app.use(
  session({
    secret: "ywb", // 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
  })
);

5.3、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 reg 点出来 session 这个属性
  req.session.user = req.body; // 将用户的信息，存储到 Session 中
  req.session.islogin = true; // 将用户的登录状态，存储到 Session 中
  res.send({ status: 0, msg: "登录成功" });
});

5.4、向 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
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" });
  }
  // TODO_03: 请从 Session 中获取用户的名称，响应给客户端
  res.send({ status: 0, msg: "success", username: req.session.user.username });
});

5.5、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) => {
  // 清空当前客户端对应的 session 信息
  req.session.destroy();
  res.send({
    status: 0,
    msg: "退出登录成功",
  });
});

6、JWT 认证机制

6.1、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

  • 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

6.2、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

6.3、JWT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**

image.png

6.4、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:

Header.Payload.Signature

6.5、下面是JWT字符串的示例

image.png

6.5、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
image.png

6.7、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localtorage 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，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>

7、在Express 中使用JWT

7.1、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

7.2、导入JWT相关的包

// TODO_01 导入用于生成 JWT 字符串的包
const jwt = require("jsonwebtoken");
// TODO_01 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
// 我安装的express-jwt是7.7.5版本的，用法已经改变了。使用以下方式导入
const { expressjwt } = require("express-jwt");

7.3、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secret 密钥进行解密

// TODO_02 定义秘钥 secret 密钥的本质: 就是一个字符串
const secretKey = "ywb";

7.4、在登录成功后生成JWT 字符串（token）并返回给客户端

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

// 登录的 API 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;
  // 判断用户提交的登录信息是否正确
  if (userinfo.username !== "admin" && userinfo.password !== "000000") {
    return res.send({ status: 1, msg: "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
  const tokenStr = jwt.sign({ username: userinfo.username }, secretKey, {
    expiresIn: "60s",
  }); //tokenStr要发送给客户端的token字符串
  res.send({ status: 0, msg: "登录成功", token: tokenStr });
});
image.png

7.5、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:

// 配置解析 application/x-ww-form-urlencoded格式数据的内置中间件
app.use(express.urlencoded({ extended: false }));

// TODO_04 注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// 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: [/A\/api\//] }) 用来指定哪些接口不需要访问权限
// 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.auth属性上
// algorithms: ["HS256"]这是新版更新后的jwt需要在配置中加入algorithms属性，即设置jwt的算法。
app.use(
  expressjwt({ secret: secretKey, algorithms: ["HS256"] }).unless({
    path: [/^\/api\//],
  })
);

获取用户信息的接口

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.auth属性上

// 这是一个有权限的接口
// 获取用户信息
app.get("/admin/getinfo", (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.auth);
  res.send({
    status: 0,
    msg: "用户信息获取成功",
    data: req.auth,
  });
});

接下来我们用login接口获取一下token

image.png

将生成的token赋值下来通过Authorization:bearer <token>调用获取用户信息的接口

image.png

7.6、完整代码

// 导入express模块
const express = require("express");
// 创建express的服务器实例
const app = express();
// TODO_01 导入用于生成 JWT 字符串的包
const jwt = require("jsonwebtoken");
// TODO_01 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
// 我安装的express-jwt是7.7.5版本的，用法已经改变了。使用以下方式导入
const { expressjwt } = require("express-jwt");

// TODO_02 定义秘钥 secret 密钥的本质: 就是一个字符串
const secretKey = "ywb";

// 配置解析 application/x-ww-form-urlencoded格式数据的内置中间件
app.use(express.urlencoded({ extended: false }));

// TODO_04 注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// 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: [/A\/api\//] }) 用来指定哪些接口不需要访问权限
// 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.auth属性上
// algorithms: ["HS256"]这是新版更新后的jwt需要在配置中加入algorithms属性，即设置jwt的算法。
app.use(
  expressjwt({ secret: secretKey, algorithms: ["HS256"] }).unless({
    path: [/^\/api\//],
  })
);

// 登录的 API 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;
  // 判断用户提交的登录信息是否正确
  if (userinfo.username !== "admin" && userinfo.password !== "000000") {
    return res.send({ status: 1, msg: "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
  const tokenStr = jwt.sign({ username: userinfo.username }, secretKey, {
    expiresIn: "60s",
  }); //tokenStr要发送给客户端的token字符串
  res.send({ status: 0, msg: "登录成功", token: tokenStr });
});
// 这是一个有权限的接口
// 获取用户信息
app.get("/admin/getinfo", (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.auth);
  res.send({
    status: 0,
    msg: "用户信息获取成功",
    data: req.auth,
  });
});
// 启动web服务器
app.listen(80, () => {
  console.log("express server running at http://127.0.0.1");
});

上一篇： 主题一： 使用Django实现JWT身份验证与登录流程

下一篇： 使用 SpringSecurity 和 JWT 实现简单易用的登录身份验证

推荐阅读