Node에서 Express의 신원인증에 대해 자세히 설명하는 글

이 기사에서는 Node의 Express 프레임워크를 소개하고 Express의 신원 인증에 대해 소개하겠습니다.

웹 개발 모델

현재 두 가지 주류 웹 개발 모델이 있습니다.

서버 측 렌더링을 기반으로 하는 전통적인 웹 개발 모델

서버 측 렌더링의 개념: 서버는 클라이언트 HTML 페이지는 문자열을 연결하여 서버에서 동적으로 생성됩니다. 따라서 클라이언트는 추가로 페이지 데이터를 요청하기 위해 Ajax와 같은 기술을 사용할 필요가 없습니다. [관련 튜토리얼 추천 : nodejs 영상 튜토리얼, Programming Teaching]

코드는 다음과 같습니다.

app.get('/index.html',(req,res)=>{
  // 1.要渲染的数据
  const user = {name:'zs',age:20}
  // 2.服务器通过字符串的拼接，动态生成 HTML 内容
  const html = `<h1>姓名：${user.name}，年龄：${user.age}</h1>`
  // 3.把生成好的页面内容响应给客户端。因此客户端拿到的是带有真实数据的 HTML 页面
  res.send(html)
})

서버사이드 렌더링의 장점과 단점

장점:

1) 프런트 엔드는 시간 소모가 적습니다 : 서버가 HTML 콘텐츠를 동적으로 생성하는 역할을 담당하므로 브라우저는 페이지를 직접 렌더링하기만 하면 됩니다. 특히 모바일 버전이 절전 효과가 더 좋습니다.

2)SEO에 도움이 됩니다: 서버가 전체 HTML 페이지 콘텐츠에 응답하기 때문에 크롤러가 더 쉽게 정보를 크롤링하고 획득할 수 있어 SEO에 더 도움이 됩니다.

단점 :

1) 서버측 리소스 점유 : 즉, 요청이 많으면 서버측에서 HTML 페이지 콘텐츠의 연결을 완료합니다. 서버.

2)프론트엔드와 백엔드 분리에 도움이 되지 않으며 개발 효율성이 낮습니다: 서버사이드 렌더링을 사용하면 특히 프로젝트의 경우 노동 분업과 협력을 수행할 수 없습니다. 프런트엔드 복잡성이 높아 효율적인 프로젝트 개발에 도움이 되지 않습니다.

프런트엔드와 백엔드 분리를 기반으로 한 새로운 웹 개발 모델

프런트엔드와 백엔드 분리의 개념: 프론트엔드와 백엔드 분리 개발 모델은 Ajax 기술이 널리 적용되었습니다. 쉽게 말하면, 프론트엔드와 백엔드가 분리된 웹 개발 모델은 백엔드가 API 인터페이스 제공만 담당하고, 프론트엔드가 Ajax를 이용해 인터페이스를 호출하는 개발 모델이다.

프런트엔드와 백엔드 분리의 장점과 단점

장점:

1) 좋은 개발 경험. 프론트엔드는 UI 페이지 개발에 중점을 두고, 백엔드는 API 개발에 중점을 두고 있으며, 프론트엔드에는 더 많은 옵션이 있습니다

2) 좋은 사용자 경험입니다. Ajax 기술의 광범위한 적용으로 사용자 경험이 크게 향상되었으며 페이지 부분 새로 고침을 쉽게 구현할 수 있습니다

3) 서버 측의 렌더링 부담이 줄어듭니다. 페이지는 궁극적으로 각 사용자의 브라우저에서 생성되기 때문입니다.

단점:

1) SE0에는 좋지 않습니다. 전체 HTML 페이지는 클라이언트에서 동적으로 연결되어야 하기 때문에 크롤러는 페이지의 효과적인 정보를 크롤링할 수 없습니다. (해결책: Vue, React와 같은 프런트엔드 프레임워크의 SSR(서버 사이드 렌더링) 기술을 사용하면 SEO 문제를 매우 잘 해결할 수 있습니다!)

웹 개발 모델을 선택하는 방법

예를 들어, 기업 수준 웹 사이트의 주요 기능은 복잡한 상호 작용이 없는 디스플레이이고 우수한 SEO가 필요합니다. 그런 다음 보다 상호 작용적이고 SEO를 고려할 필요가 없는 서버 측 렌더링 및 유사한 백엔드 관리 프로젝트를 사용해야 합니다. 그런 다음 프런트엔드 및 백엔드 분리 개발 모델을 사용할 수 있습니다.

따라서 사용되는 특정 개발 모델이 절대적이지는 않습니다. 홈페이지의 렌더링 속도와 프런트엔드 및 백엔드 분리의 개발 효율성을 모두 고려하기 위해 일부 웹사이트에서는 첫 번째 개발 모델을 채택합니다. -화면 서버측 렌더링 + 프런트엔드와 백엔드가 분리된 기타 페이지.

신원 인증

신원 인증(인증), 일명 "신원 확인", "인증"은 특정 수단을 통해 사용자 신원 확인이 완료되는 것을 말합니다. 확인하다. 웹 개발에서는 주요 웹사이트의 모바일 인증코드 로그인, 이메일 비밀번호 로그인, QR코드 로그인 등 사용자 신원 인증도 포함됩니다.

신원 인증의 목적: 현재 특정 신원을 주장하는 사용자가 실제로 청구된 사용자인지 확인합니다.

다양한 개발 모드에서의 신원 인증

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

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。而要想突破HTTP的无状态的限制，就需要借助Cookie。

Cookie是存储在用户浏览器中的一段不超过4KB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的特性：自动发送、域名独立、过期时限、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的安全性问题

由于Cookie是存储在浏览器中的，而且浏览器提供了读写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，所以千万不要使用Cookie存储重要且隐私的数据，比如用户的身份信息、密码等。

而Session的认证机制就是为了提高cookie安全性的一种认证机制。

Session的工作原理

在Express中使用Session认证

在Express项目中，只需安装 express-session 中间件，即可在项目中使用Session认证：

npm install express-session

express-session中间件安装完成后，需要通过app.use()来注册session中间件，代码如下：

// 配置 Session 中间件
const session = require('express-session')
app.use(session({
  secret:'Session_test', // secret 属性值可以是任意字符串
  resave:false, // 固定写法
  saveUninitialized:true // 固定写法
}))

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：

// 登录的API接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{
  // 判断用户提交的信息是否正确
  if(req.body.username !=='admin' || req.body.password !=='123456'){
    return res.send({status:1,msg:'登录失败'})
  }
  // 登录成功后，将成功的用户信息保存到session中
  // 注意：只有成功配置了 express-session 这个中间件后，才能通过 req 点出来 session 这个属性
  req.session.user = req.body // 用户的信息
  req.session.islogin = true // 用户的登录状态
  res.send({status:0,msg:'登录成功'})
})

当然也可以直接从 req.session 对象上获取之前存储的数据。代码如下：

app.post('/api/logout',(req,res)=>{
  // 清空session信息
  req.session.destroy()
  res.send({
    status:0,
    msg:'退出登录成功'
  })
})

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。

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。

JWT认证机制

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

JWT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：

Header(头部)、Payload(有效荷载)、Signature(签名)。

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。

三者之间使用英文的“.”分隔，格式如下:

Header.Payload.Signature

JWT的使用方式： 客户端收到服务器返回的WT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WT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:

Authorization: Bearer <token>

在Express中使用JWT

运行如下命令安装两个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
npm install jsonwebtoken express-jwt@5.3.3

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。

// 定义 secret 密钥，建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'Hello Node.js'

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。

// 登录接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{
  // 将 req.body 请求体中的数据，转存为 userinfo 常量
  const userinfo = req.body
  // 登录失败
  if(userinfo.username !=='admin' || userinfo.password !=='123456'){
    return res.send({
      status:400,
      message:'登录失败！'
    })
  }
  // 三个参数分别是：用户信息对象，加密密钥，配置对象
  const tokenStr = jwt.sign({username: userinfo.username},secretKey,{expiresIn:'20s'})
  // 用户登录成功后，生成 JWT 字符串，通过 token 属性响应给客户端
  res.send({
    status:200,
    message:'登录成功',
    token: tokenStr, // 要发送给客户端的 token 字符串 
  })
})

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。

// 注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// expiresJWT({secret:secretKey}) 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
app.use(expressJWT({secret:secretKey}).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WT字符串中解析出来的用户信息了，示例代码如下：

app.get('/admin/getinfo',function(req,res){
  // 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:

// 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) => {
  // 这次错误是由 token 解析失败导致的
  if (err.name === 'UnauthorizedError') {
    return res.send({
      status: 401,
      message: '无效的token',
    })
  }
  res.send({
    status: 500,
    message: '未知的错误',
  })
})

具体详细代码如下：

// 导入 express 模块
const express = require('express')
// 创建服务器
const app = express()

// 导入JWT相关的两个包
const jwt = require('jsonwebtoken')
const expressJWT = require('express-jwt')

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

// 解析 post 表单数据的中间件
const bodyParser = require('body-parser')
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false }))

// 定义 secret 密钥，建议将密钥命名为 secretKey
const secretKey = 'Hello Node.js'

// 注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件
// expiresJWT({secret:secretKey}) 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
app.use(expressJWT({secret:secretKey}).unless({path:[/^\/api\//]}))

// 登录接口
app.post('/api/login',(req,res)=>{
  // 将 req.body 请求体中的数据，转存为 userinfo 常量
  const userinfo = req.body
  // 登录失败
  if(userinfo.username !=='admin' || userinfo.password !=='123456'){
    return res.send({
      status:400,
      message:'登录失败！'
    })
  }
  // 三个参数分别是：用户信息对象，加密密钥，配置对象
  const tokenStr = jwt.sign({username: userinfo.username},secretKey,{expiresIn:'50s'})
  // 用户登录成功后，生成 JWT 字符串，通过 token 属性响应给客户端
  res.send({
    status:200,
    message:'登录成功',
    token: tokenStr, // 要发送给客户端的 token 字符串 
  })
})

// 这是一个有权限的API接口
app.get('/admin/getinfo',function(req,res){
  // 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
  })
})

// 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) => {
  // 这次错误是由 token 解析失败导致的
  if (err.name === 'UnauthorizedError') {
    return res.send({
      status: 401,
      message: '无效的token',
    })
  }
  res.send({
    status: 500,
    message: '未知的错误',
  })
})

// 调用app.listen 方法,指定端口号并启动web服务器
app.listen(80,function(){
  console.log('Express server running at http://127.0.0.1:80');
})

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