[网络协议]Node.js使用JWT完成用户认证机制

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，当涉及到前端跨域请求后端接口时，需要做很多额外的配置，才能实现跨域Session认证。

• 当前端请求后端不存在跨域问题时，推荐使用session。
• 当前端请求后端存在跨域问题时，推荐使用JWT。

JWT认证机制

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 组成部分：

• Header、Payload、Signature
• Payload 是真正的用户信息，加密后的字符串
• Header 和 Signature 是安全性相关部分，保证 Token 安全性
• 三者使用 . 分隔

JWT 使用方式：

• 客户端会把 JWT 存储在 localStorage 或 sessionStorage 中
• 此后客户端与服务端通信需要携带 JWT 进行身份认证，将 JWT 存在 HTTP 请求头 Authorization 字段中
• 加上 Bearer 前缀

Express 使用 JWT

1. 安装

   • 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

   npm install jsonwebtoken express-jwt
   

2. 定义 secret 密钥

   • 为保证 JWT 字符串的安全性，防止其在网络传输过程中被破解，需定义用于加密和解密的 secret 密钥
   • 生成 JWT 字符串时，使用密钥加密信息，得到加密好的 JWT 字符串
   • 把 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象时，使用密钥解密

   const jwt = require('jsonwebtoken')
   const expressJWT = require('express-jwt')
   
   // 密钥为任意字符串
   const secretKey = 'February'
   

3. 生成 JWT 字符串

   app.post('/api/login', (req, res) => {
     ...
     res.send({
       status: 200,
       message: '登录成功',
       // jwt.sign() 生成 JWT 字符串
       // 参数：用户信息对象、加密密钥、配置对象-token有效期
       // 尽量不保存敏感信息，因此只有用户名，没有密码
       token: jwt.sign({username: userInfo.username}, secretKey, {expiresIn: '10h'})
     })
   })
   

4. JWT 字符串还原为 JSON 对象

   • 客户端访问有权限的接口时，需通过请求头的 Authorization 字段，将 Token 字符串发送到服务器进行身份认证
   • 服务器可以通过 express-jwt 中间件将客户端发送过来的 Token 解析还原成 JSON 对象

   // unless({ path: [/^\/api\//] }) 指定哪些接口无需访问权限
   app.use(expressJWT({ secret: secretKey }).unless({ path: [/^\/api\//] }))
   

5. 获取用户信息

   • 当 express-jwt 中间件配置成功后，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

   app.get('/admin/getinfo', (req, res) => {
     console.log(req.user)
     res.send({
       status: 200,
       message: '获取信息成功',
       data: req.user,
     })
   })
   

6. 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
   • 通过 Express 的错误中间件，捕获这个错误并进行相关的处理

   app.use((err, req, res, next) => {
     if (err.name === 'UnauthorizedError') {
       return res.send({ status: 401, message: 'Invalid token' })
     }
     res.send({ status: 500, message: 'Unknown error' })
   })
   

实现代码

//jsonwebtoken用于生成jwt字符串
const jwt = require('jsonwebtoken');
// express-jwt用于将jwt字符串解析成JSON对象
const expressJWT = require('express-jwt');
const express = require('express');

const app = express();
app.use(express.urlencoded({ extended: false }));
// 定义secret密钥
const secretKey = 'February';
// 将jwt字符串解析还原成json对象的中间件
app.use(
    expressJWT({
        secret: secretKey,
        algorithms: ['HS256'],
    }).unless({ path: [/^\/api\//] })
);
app.post('/api/login', (req, res) => {
    if (req.body.username != 'fddm' || req.body.password != '123456')
        return res.send({
            status: '登录失败',
        });
    // 调用jwt.sign()方法生成jwt字符串
    const token = jwt.sign({ username: req.body.username }, secretKey, { expiresIn: '30s' });
    res.send({
        status: '登录成功',
        token: token,
    });
});
app.get('/admin/getinfo', (req, res) => {
    res.send({
        message: '获取用户成功',
        data: req.user,
    });
});
// 使用全局错误处理中间件，捕获解析jwt失败产生的错误
app.use((err, req, res, next) => {
    if (err.name === 'UnauthorizedError') {
        return res.send({
            message: '登录过期请重新登录',
        });
    }
    res.send({
        message: '未知错误，请联系管理员维护',
    });
});
app.listen('8080', () => {
    console.log('服务器启动了');
});