前后端的身份验证
1. 了解Web的开发模式
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
- 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
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:'zs',age:20}
// 2. 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>`
// 3, 把生成好的页面内容响应给客服端.因此,客户端拿到的是带有真实数据的 HTML 页面
res.send(html)
})
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,浏览器只需要直接渲染页面即可。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 Vue、React 等前端框架的 SSR (server side render)技术能够很好的解决 SEO 问题!)
1.5 如何选择开发模式?
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。
2. 身份验证
2.1 什么是身份验证
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”上。
2.3 不同开发模式下的身份验证
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 了解HTTP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。
3.2 如何突破HTTP的无状态限制
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 开发中的相当于服务端给登陆验证通过的浏览器发了一张”会员卡“,这张会员卡的专业术语叫做 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
3.4 Cookie 在身份认证中的作业
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。
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。
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。
3.6 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。
这种“会员卡 + 刷卡认证”的设计理念,就是 Session 认证机制的精髓。
3.7 Session 的工作原理
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({
key:'SESSION_ID', //cookie名称
secret: 'keyboard cat', // secret 属性的值可以为任意字符串 __ 作为加密和解密的钥匙
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:
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’})
})
https://blog.csdn.net/qq_43717065/article/details/115426014?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=express-session的cookie没有保存&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2allsobaiduweb~default-0-115426014.142v9control,157v4control&spm=1018.2226.3001.4187
4. 从 session 中取数据
根据客户端会自动将Cookie发给服务端的特点,可以判断 request 中的 session 的消息是否已经登录,如果已登录,就通过。
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.username } )
})
5. 清空 session
客户端如果点击退出账号,可以发送请求请求客户端保存的session信息
调用 req.session.destroy() 函数,即可清空客户端保存的 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. 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。
5. JWT 认证机制
5.1 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。
5.2 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。
5.3 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.Signayure
下面是 JWT 字符串的实例:
特点: 1. 杂乱无章的字符串 2. 中间有两个
.
号将字符串分割成三个部分
eyJhbGci0iJTUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZCI6MSwidXNlcm5hbwUi0iJhZG1pbiIsInBhc3N3b3JkIjoiIiwibmlja25hblwUi0iLms6Xlt7Tlt7QiLCJ1bWFpbCI6Im5pYmFiYUBpdGNhc3QuY24iLCJ1c2VyX3BpYyI6IiIsIm1hdCI6MTU30DAzNjY4MiwiZXhwIjoxNTc4MDcyNjgyfQ.Mwq7GqCxJPKEA8LNrtMG0411KdZ33S9KBL3XeuBxuI
5.4 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。
5.5 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>
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@6.1.1
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:
- 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
// secret 密钥的本质就是一个字符串
const secretKey = ‘hello secret <>’
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:
//登录接口
app.post('/api/login', function(req, res) {
//省略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 ,
message: ' 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 }, secretKey, {expiresIn:30s' })
})
})
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:
//使用app.use() 来注册中间件
// express JWT({ secret: secretKey }) 就是用来解析Token 的中间件
// .unless({ path: [/^\/api\//] }) 用来指定哪些接[不需要访问权限
app.use(expressJWT({ secret: secretKey,algorithms:['HS256']).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) {
console.log( req.user )
res.send( {
status:200
message:'获取用户信息成功!',
data: req.user
})
})
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:
app.use((err,req, res, next) => {
// token 解析失败导致的错误
if(err.name === ' Unauthor izedError') {
return res.send({ status:401, message:'无效的token' })
}
// 其它原因导致的错误
res. send({status:500,message:'未知错误' })
})