Node之前后端身份认证（Session认证机制、JWT 认证机制）_nodejs jwt漏洞

Node系列文章目录

第一章：Node.js与内置模块(fs文件系统、path路径模块、http服务器模块)

第二章：Nodejs模块化(npm与包、开发自己的包、模块加载机制)

第三章：Nodejs之Express（基本使用、Express路由）（一）

第四章：Nodejs之Express（ Express 中间件、中间件的分类、自定义中间件）（二）

第五章：Nodejs之解决接口跨域问题

第六章：Nodejs操作Mysql数据库

第八章：Nodejs之egg基本使用（初始化项目、内置对象、egg路由、egg控制器）

第九章：Nodejs之egg基本使用(egg服务、egg-mysql、CSRF漏洞、egg-jwt、Swagger)

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前后端的身份认证

一、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：

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，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。

2.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。
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！）

二、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。 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.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

三、Session 认证机制

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。

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。

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。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
④ 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。

注意： 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。

5.Session 的工作原理

6.在 Express 中使用 Session 认证

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 
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使用步骤：

• express-session 中间件安装成功后，需要通过 app.use() 来注册 session 中间件
• 通过 req.session 来访问和使用 session 对象，从而存储或读取用户的关键信息
• 调用 req.session.destroy() 函数，即可清空服务器保存的 session 信息。

案例：

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

// TODO_01：请配置 Session 中间件
const session = require('express-session')
app.use(
  session({
    secret: 'itheima',
    resave: false,
    saveUninitialized: true,
  })
)

// 托管静态页面
app.use(express.static('./pages'))
// 解析 POST 提交过来的表单数据
app.use(express.urlencoded({ extended: false }))

// 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
  req.session.user = req.body // 用户的信息
  req.session.islogin = true // 用户的登录状态

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

// 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 (!req.session.islogin) {
    return res.send({ status: 1, msg: 'fail' })
  }
  res.send({
    status: 0,
    msg: 'success',
    username: req.session.user.username,
  })
})

// 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',
  })
})

// 调用 app.listen 方法，指定端口号并启动web服务器
app.listen(80, function () {
  console.log('Express server running at http://127.0.0.1:80')
})
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7.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。

四、 JWT 认证机制

JWT是目前最流行的跨域认证解决方案。

1.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。

2. 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

示例：

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
  

3.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：

4.在 Express 中使用 JWT

运行如下命令，安装如下两个 JWT 相关的包

npm install jsonwebtoken express-jwt
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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

使用步骤：

• 使用 require() 函数，分别导入 JWT 相关的两个包。
• 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
• 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
• 客户端每次在访问那些有权限接口的时候，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
• 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
• 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

案例：

// 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
// 加密
const jwt = require('jsonwebtoken')
    // 解密
    // 最新版本，引用需要进行解构
const { expressjwt: JWT } = 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 = '123hahahahhLLL'

// 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
    })
})

// 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.auth 属性上
// 最新版本，需要多添加, algorithms: ['HS256']
  // 参数1：加密的秘钥
  // 参数2：解密的算法
  // unless：表示除去/api/开头的接口，此接口不需要使用权限
app.use(JWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] }).unless({ path: [/^\/api\//] }))

// 这是一个有权限的 API 接口
app.get('/admin/getinfo', function(req, res) {
    // TODO_05：使用 req.auth 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: 200,
        message: '获取用户信息成功！',
        data: req.auth, // 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) => {
    // token解析失败
    if (err.name === 'UnauthorizedError') {
        return res.send({
            status: 401,
            message: '无效token'
        })
    }
    res.send({
            status: 500,
            message: '未知错误 '
        })
        // next()
});
// 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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