这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 8 天
Session 认证机制
来源
什么是HTTP协议的无状态性 ？
为了知道Seesion为何诞生，首先我们需要来了解一下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。所以我们每次请求都不会保留记录，因此http诞生了一个叫cookie的东西。
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
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。
现在我们知道了cookie在前后端交互的意义了，但是cookie其实十分不安全，由于cookie容易被获取，所以我们一下重要信息显然不能简单的用cookie来存储。这时我们就需要cookie + 身份验证的方法诞生了——session。
Session的工作原理
在登陆注册时，客户端会先将密码和账号发给服务端server，sever会验证密码和账号，并返回一个session_id给client，并且server也会把这个session_id存在数据库中，当client再次发送请求时，会携带该域名下的所有cookie给server，如果其中有用户的信息的session_id,server会拿取这个session_id到数据库查找对应的用户名和密码，如果与client的用户名密码一致，server才能验证成功身份返回对应的内容。
注意:session_id一般存储在cookie中，但是由于JS不让访问这种cookie，因此对于跨域的请求就无法完成了。
在Express中的session认证
1.安装express-session中间件
npm i 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：
// 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: 'random_keyborad', // 加密字符串，任意写一个字符串即可
resave: false, // 固定写法
saveUninitialized: true, // 固定写法
})
)
// 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 }))
3.向session中存储数据
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
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' })
})
4.向session获取数据
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 (!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
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) => {
// TODO_04：清空 Session 信息
req.session.destroy()
res.send({
status: 0,
msg: '退出登录成功',
})
})
JWT 认证机制
来源
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。
JWT的工作原理
首先client会发送用户名和密码给server，server会根据自己服务器内的secret密钥 + client的用户名和密码，通过哈希加密算法，生成一段JWT字符串，并且把这段字符串放回给client。此时这段JWT字符串server是不需要保存在数据库或这服务端的。那server是如何验证的呢？在下一次client提交用户名密码时会携带上之前生成的JWT字符串，server只需要在次通过哈希加密算法，来生成一段新的JWT字符串，在将这段新的字符串与client发回来的JWT字符串进行比对，如果一致的话，则验证成功。
这个哈希加密算法，在有secret密钥和用户名信息后，可以在很短时间内算出来JWT字符串，而如果只知道JWT字符串和用户名信息，则很难在有限的时间内算出来secret密钥，基本无法推出来。
所以我们会给JWT字符串定义一个限期，保证足够的安全性。
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：
例子：
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：
在Express中的JWT
1.安装JWT包
npm i jsonwebtoken express-jwt
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包
使用 require() 函数，分别导入 JWT 相关的两个包：
// 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
const jwt = require('jsonwebtoken')
const expressJWT = 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 }))
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
// TODO_02：定义 secret 密钥，建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'random_keyboard'
4.在登陆成功后生成JWT字符串
// 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 JWT字符串
})
})
5.将JWT字符串还原成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 JWT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 JWT 解析还原成 JSON 对象：
// 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.user 属性上
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.获取解析失败的JWT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',
})
})
