【精选】Node.js笔记总结(day6)

文章目录

• • Node第六天
  • • • 今日目标
      • 前后端的身份认证
      • • 1、Web 开发模式
        • 2、身份认证
        • 3、Session 认证机制
        • 4、在 Express 中使用 Session 认证
        • 5、JWT 认证机制
        • 6、在 Express 中使用 JWT

Node第六天

今日目标

• 能够了解 Session 的实现原理
• 能够了解 JWT 的实现原理

前后端的身份认证

1、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

• 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：

  

• 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，尤其对于前端复杂度高的项目，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。即后端不提供完整的 HTML 页面内容，而 是提供一些 API 接口，使得前端可以获取到 json 数据；然后前端通过 Ajax 调用后端提供的 API 接口，拿到 json 数据 之后再在前端进行 HTML 页面的拼接，最终展示在浏览器上。

  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

    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。

• 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。

  1、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;

  2、类似后台管理页面，交互性比较强，不需要 SEO 的考虑，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，即对于用户最开始打开的那个页面采用的是服务器端渲染，而其他的页面采用前后端分离开发模式。

2、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。

  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。

• 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。

• 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

3、Session 认证机制

• HTTP 协议的无状态性

  在具体了解如何使用 Session 进行用户的身份认证之前，我们需要先了解什么是 HTTP 协议的无状态性。

  HTTP 协议的无状态性，指的是每次的HTTP请求都是独立的，连续多个 HTTP 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。

  

• 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。

• 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

  4、4KB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。

• 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。

• 了解 Session 的工作原理

  

4、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：

  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：

  // TODO_01：请配置 Session 中间件
  const session = require("express-session");
  app.use(
    session({
      secret: "itpeilibo 26",    // secret 属性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，存储用户的关键信息：

  // 注意：只有成功配置了 express-session 这个中间件之后，才能通过 req 点出来 session 这个属性
  req.session.user = req.body;
  req.session.islogin = true;
  

• 从 session 中取数据

  也可以直接从 req.session 对象上获取之前存储的数据，示例代码如下：

   // 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,
      message: "未登录！",
    });
  }
  res.send({
    status: 0,
    message: "success",
    username: req.session.user.username,
  });
  

• 清空 session

  调用 req.session.destroy() 函数，即可清空服务器保存的 session 信息。

  // TODO_04：清空 Session 信息
  req.session.destroy();
  res.send({
    status: 0,
    message: "退出登录成功！",
  });
  

5、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：

  1、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。

  2、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

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 的示例

  下面是 JWT 字符串的示例：

  JWT 是一个很长的字符串，中间用英文的点(.)分隔成三个部分。

  注意：JWT内部是没有换行的，这里只是为了便于展示，将它写成了 3 行。

• 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。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

• 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：

  // 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')
  

• 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。

  // TODO_02：定义 secret 密钥，建议将密钥命名为 secretKey
  const secretKey = "itpeiliboNo.1 ^_^";
  

• 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：

  // 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
  // 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(配置token失效时限)
  const tokenStr = jwt.sign({ usernam: userinfo.username }, secretKey, { expiresIn: "30s" });
  

  注意：不要把密码加密到token字符串中。

• 注册将 JWT 字符串还原为 JSON 对象的中间件

  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。

  // 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
  // express JWT({ secret: secretkey }）就是用来解析 Token 的中间件
  // .unless({ path: [/^\/api\//] }） 用来指定哪些接口不需要访问权限
  // 注意：2020.7.7日jwt更新之后，安装的express-jwt模块会默认为6.0.0版本，更新后的jwt需要在配置中加入algorithms属性，即设置jwt的算法。一般HS256为配置algorithms的默认值
  app.use(expressJWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] }).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：

  // 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
  });
  

• 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：

  // 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) => {
    if (err.name === "UnauthorizedError") {
      return res.send({
        status: 401,
        message: "无效的token！",
      });
    }
    res.send({
      status: 500,
      message: "未知错误！",
    });
  });