nodejs学习-前后端的身份认证

web开发模式

目前主流的web开发模式有两种，分别是：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

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。

app.get('/index.html',(req,res)=>{
    //要渲染的数据
    const user={name:'zs',age:20}
    //服务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>`
    //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)
})

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，尤其是对前端负责度高的项目，不利于项目高效开发。

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。

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，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！）

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，则这是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渲染+其他页面前后端分离的开发模式。

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身份认证

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。

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。

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

session认证机制

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，连续多个请求直接没有直接的关系，服务器不会主动保留每次http请求的状态。

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、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

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。

 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。

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。

session的工作原理

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在express中使用session认证

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

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:'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
}))

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'})
    }
    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'})
})

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.usrename})
})

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session信息
    req.session.destroy()
    res.send({status:0,msg:'退出登录成功'})
})

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JWT认证机制

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。

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。

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：

Header.Payload.Signature

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。

JWT的使用方式

客户端收到服务器返回的JWT之后，通常会将塔储存在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字符串中，格式如下：

Authorization:Bearer <token>

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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：

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

导入JWT相关的包

使用require()函数，分别导入JWT相关的两个包：

//导入用于生成JWT字符串的包
const jwt=require('jsonwebtoken')
//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')

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。

const secretKey='itheima'

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){
    //省略了登录失败情况下的代码
    //用户登录成功之后，生成JWT字符串，通过token属性响应给客户端
    res.send({
        status:200,
        mseeage:'登录成功',
        //调用jwt.sign()生成jwt字符串，三个参数分别是：用户信息对象、加密密钥、配置对象
        token:jwt.sign({username:userinfo.username},secretKry,{expiresIn:'30s'})
    })
})

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\//]}))

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
    })
})

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：

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'})
    }
    //其他原因导致的错误
    res.send({status:500,message:'未知错误'})
})