web学习笔记（五十三）身份认证

1.Web 开发模式

1.1 服务端渲染的 Web 开发模式

1.2 服务端渲染的优缺点

1.3 前后端分离的 Web 开发模式

1.4 如何选择 Web 开发模式

2. 身份认证

2.1 Session 认证机制

3. 在 Express 中使用 Session 认证

3.1 安装express-session 中间件

3.2 配置 express-session 中间

3.3 向 session 中存数据

3.4 从 session 中取数据

3.5 清空 session

4. JWT 认证机制

4.1 JWT 的工作原理

4.2 JWT 的组成部分

4.3 JWT 的三个部分各自代表的含义

4.4 JWT 的使用方式

5. 在 Express 中使用 JWT

5.1 安装 JWT 相关的包

5.2 导入 JWT 相关的包

5.3 定义 secret 密钥

5.4 在登录成功后生成 JWT 字符串

5.5 将 JWT 字符串还原为 JSON 对象

5.6 使用 req.user 获取用户信息

5.7捕获解析 JWT 失败后产生的错误

1.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

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：

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。

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！）

1.4 如何选择 Web 开发模式

需要根据使用场景来选择开发模式，而且，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。

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。

2. 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：

服务端渲染推荐使用 Session 认证机制 ---cookie
前后端分离推荐使用 JWT 认证机制 -----localStorage

2.1 Session 认证机制

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。

但是 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。

3. 在 Express 中使用 Session 认证

3.1 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

3.2 配置 express-session 中间

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：

3.3 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：

3.4 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：

3.5 清空 session

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

4. JWT 认证机制

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。

4.1 JWT 的工作原理

JWT（英文全称：JSON Web Token）是目前最流行的跨域认证解决方案。

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。

4.2 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：

4.3 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。

4.4 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：

5. 在 Express 中使用 JWT

5.1 安装 JWT 相关的包

运行如下命令，安装如下两个 JWT 相关的包：

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

5.2 导入 JWT 相关的包

使用 require() 函数，分别导入 JWT 相关的两个包：

5.3 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

5.4 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：

5.5 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：

5.6 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：

5.7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：