前后端的身份验证

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身份验证

什么是身份验证

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。

不同开发模式下的身份验证

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

Session 认证机制

  1. HTTP 协议的无状态性
    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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  2. 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。

3.什么是 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

4.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。
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  1. 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。

  2. 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。

  3. Session 的工作原理
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在 Express 中使用 Session 认证

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安装express-session 中间件
npm install express-session
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// 1.导入 session 中间件
const session = require('express-session')
// 2.配置 session中间件
app.use(session({
    secret: 'keyboard cat', // secret 属性的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，从而存储用户的关键信息：

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app.post('/api/login',(req,res) => {
    console.log(req.body);
    // 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!'})
    }
    req.session.user = req.body     //将用户的信息，存储到Session中
    req.session.islogin = true      //将用户的登录状态，存储到Session中
    res.send({status:0,msg:'登录成功'})
})

向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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app.get('/api/username',(req,res) => {
    // 判断用户是否登录
    if(!req.session.islogin) {
        return res.send({status:1,msg:'fail'})
    }
    res.send({status:0,msg:'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。

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// 退出登录的接口
app.post('/api/logout',(req,res) => {
    // 清空当前客户端对应的 session 信息
    req.session.destroy()
    res.send({
        status:0,
        msg:'退出登录成功'
    })
})

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。

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

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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。

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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Header.payload.signature

下面是 JWT 字符串的示例：

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eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VybmFtZSI6ImFkbWluIiwiaWF0IjoxNjcyNjM1OTg5LCJleHAiOjE2NzI3MjIzODl9.m3Gff8aWPE9kiRgSzXT3rmwnK9iBXPqfb1mRUf5e8Do

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。
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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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Authorization: Bearer <token>

在 Express 中使用 JWT

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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

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// 1.导入用于生成jwt字符串的包
const jwt = require('jsonwebtoken')
// 2.导入用于解析客户端发送过来的 jwt 字符串，解析还原成 json 对象的包
const expressJWT = require('express-jwt')

// 允许跨域资源共享
const cors = require('cors')
app.use(cors())

// 对post提交的数据进行解析
const bodyParser = require('body-parser')
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false}))

// 3.定义 secret 密钥
const secretkey = 'itheima'

// 将jwt字符串还原为json对象
// 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,algorithms:['HS256']}).unless({ path:[/^\/api\//] }))

// 登录接口
app.post('/api/login',(req,res) => {
    const userinfo = req.body
    // 登录失败
    if(req.body.username !== 'admin' || req.body.password !== '000000') {
        return res.send({status:400,msg:'登录失败！'})
    }
    // 登录成功
    // 加密，生成 jwt 字符串，通过 token 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
    // 千万不要把密码加密到 token 中
    const tokenStr = jwt.sign({username:userinfo.username},secretkey,{expiresIn: '24h'})
    res.send({
        status: 200,
        msg: '登录成功！',
        token: tokenStr
    })
})

// 这是一个有权限的 API 接口
app.get('/admin/getinfo',(req,res) => {
    console.log(req.user)
    res.send({
        status: 200,
        msg: '获取用户信息成功',
        data: req.user
    })
})

// 捕获解析 jwt 失败后产生的错误
app.use((err,req,res,next) => {
    // token 解析失败导致的错误
    if(err.name === 'UnauthorizedError') {
        return res.send({status: 401,msg: '无效的token'})
    }
    // 其他原因导致的错误
    res.send({status: 500,msg:'未知的错误'})

})