前后端分离---前后端身份验证(session和jwt)

一.web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.服务器端渲染的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:
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2.服务器端渲染的优缺点

①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.
 

②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。
 

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。
 

②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! )
 

4.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。
●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
 

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。
●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.为什么需要身份验证

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。
 

3.不同开发模式下身份认证

 对于服务端渲染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

4. Session认证机制

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。
 

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1.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。
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 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.

2.什么是cookie

Cookie是存储在用户浏览器中的-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,会自动当前域名下所有未过期的Cookie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
 

3.Cookie在身份认证中(session认证)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
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 4.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。
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 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。

5.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。
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 这种“会员卡+刷卡认证”的设计理念,就是Session认证机制的精髓。

6.session的工作原理

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7.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.use0来注册session中间件,示例代码如下:
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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:

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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:

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⑤.清空session

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

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 5.JWT认证机制

1.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。
 

2.什么是jwt

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

3.jwt的工作原理
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 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。

4.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:

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5.jwt的各个部分代表的含义 

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。
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6.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:
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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

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

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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:
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

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④在登陆成功之后生成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

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注意:在登陆成功之后,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:加密的密钥

参数3:配置对象,可以配置当前token的有效期 

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:
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 ⑥使用req.user获取用户信息

当express jiwt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:
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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:

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