什麼是JWT？ JWT怎麼在nodejs使用？

什麼是JWT？這篇文章帶大家了解JWT，介紹一下JWT在node中的應用，以及JWT的優缺點，希望對大家有幫助！

什麼是JWT

#JWT也就是JSON Web Token的縮寫，也就是為了在網絡應用程式環境中一種認證解決方案，在傳統的認證機制中，無非是幾個步驟：

1. 用户将账号密码发送到服务器；

2. 服务器通过验证账号密码后，会在当前session中保存一些用户相关的信息，用户角色或者过期时间等等；

3. 服务器给用户一个session_id, 写入用户的Cookie或者客户端自行保存在本地；

4. 用户每次请求服务，都需要带上这个session_id，或许会通过Cookie，或者其他的方式；

5. 服务器接收到后，回去数据库查询当前的session_id，校验该用户是否有权限；

這種模式有一種優點在於，伺服器隨時可以終止使用者的權限，可以去資料庫修改或刪除目前使用者的session資訊。但是也有一點不好的，就是如果是伺服器集群的話，所有的機器就需要共享這些session信息，確保每台伺服器都能夠獲取到相同的session存儲信息。雖然可以解決這些問題，但是工程量龐大。

JWT方案的優勢呢，就是不保存這些信息，token資料保存在客戶端，每次接受請求時，只需要校驗就好。

JWT的原理

簡單說一下JWT的原理，其實就是客戶端發送請求認證的時候，伺服器在認證使用者之後，會產生一個JSON對象，大概包括「你是誰，你是幹嘛的等等，到期時間」這些訊息，重要的是一定要有到期時間；大致格式為：

{
    username: "贼烦字符串er",
    role: "世代码农",
    endTime: "2022年5月20日"
}

但是不會用這麼膚淺的方式傳給你，它會透過制定的簽章演算法和你提交的payload的一些資訊進行可逆的簽章演算法進行簽章後傳輸，大致的格式我用一張圖片表示：

由圖片可以看出，回傳的訊息大致分為三部分，左側為簽名之後的結果，也就是傳回給客戶端的結果，右邊也是就Decoded的原始碼了，三部分由「點」隔開，分別由紅、紫、青三種顏色一一對應：

• 第一個紅色部分是Header，Header中主要是指定了的方式，圖中的簽章演算法（預設HS256）就是有SHA-256 的HMAC 是一種對稱演算法, 雙方之間僅共用一個金鑰，typ欄位標示為JWT型別；

• 第二個紫色部分payload，就是一個JSON對象，也就是實際要傳輸的數據，官方有七個欄位可以使用：

  • iss (issuer )：簽發人
  • exp (expiration time)：過期時間
  • sub (subject)：主題
  • aud (audience)：受眾
  • #nbf ( Not Before)：生效時間
  • iat (Issued At)：簽發時間
  • jti (JWT ID)：編號

除了這些字段，你還可以搞一些自訂的字段，由於JWT預設是不加密的，所以在使用的時候盡量注意不要使用一些敏感資料。

• 第三部分就是Signature簽名，這一部分，是由你自己指定且只有伺服器存在的秘鑰，然後使用頭部指定的演算法通過下面的簽名方法進行簽名。

JWT的簡單使用

下面我們來感受一下具體的使用：

第一步：我們需要搭建一個nodejs的專案；透過npm init -y初始化一個專案；之後我們需要安裝依賴，分別按狀express、jsonwebtoken和nodemon三個依賴:

$ npm i express jsonwebtoken nodemon

之後在package.json中的scripts欄位中加入nodemon app.js指令：

"scripts": {
    "start": "nodemon app.js"
},

第二步：初始化一下node應用，在根目錄下建立app.js檔案；

// app.js

const express = require("express");
const app = express();

app.use(express.json());

app.listen(3000, () => {
  console.log(3000 + " listening..."); // 监听3000端口
});

第三步：引入jsonwebtoken依賴，並且建立介面和伺服器的私鑰；

// app.js

//...
const jwt = require("jsonwebtoken");

const jwtKey = "~!@#$%^&*()+,";
// ...

這裡面的jwtKey是我們自訂保存僅限保存在伺服器中的私鑰，之後我們開始寫一個/login 接口，用來登錄，並且建立本地的模擬資料庫用來校驗，並透過jwt.sign方法進行校驗簽章：

// app.js
const database = {
  username: "username",
  password: "password",
};

app.post("/login", (req, res) => {
  const { username, password } = req.body;
  if (username === database.username && password === database.password) {
    jwt.sign(
      {
        username,
      },
      jwtKey,
      {
        expiresIn: "30S",
      },
      (_, token) => {
        res.json({
          username,
          message: "登陆成功",
          token,
        });
      }
    );
  }
});

上面程式碼中我們建立了database變數來模擬創建了本地的帳號密碼資料庫，用來校驗登陸；接下來建立了一個/login的post接口，在校驗帳號密碼完全匹配之後，我們透過jsonwebtoken套件導入的jwt物件下的人sign#方法進行簽名，這個方法有三種介面簽名：

export function sign(
    payload: string | Buffer | object,
    secretOrPrivateKey: Secret,
    options?: SignOptions,
): string;

export function sign(
    payload: string | Buffer | object,
    secretOrPrivateKey: Secret,
    callback: SignCallback,
): void;

export function sign(
    payload: string | Buffer | object,
    secretOrPrivateKey: Secret,
    options: SignOptions,
    callback: SignCallback,
): void;

这里用到了函数重载的方式实现接口，我们这里将实现最后一个接口签名，第一个参数可以是一个自定义的对象类型，也可以是一个Buffer类型，还可以直接是一个string类型，我们的源码使用了object类型，自定义了一些字段，因为jwt在进行签名是也会对这些数据一并进行签名，但是值得注意的是，这里尽量不要使用敏感数据，因为JWT默认是不加密的，它的核心就是签名，保证数据未被篡改，而检查签名的过程就叫做验证。

当然你也可以对原始Token进行加密后传输；

第二个参数：是我们保存在服务器用来签名的秘钥，通常在客户端-服务端模式中，JWS 使用 JWA 提供的 HS256 算法加上一个密钥即可，这种方式严格依赖密钥，但在分布式场景，可能多个服务都需要验证JWT，若要在每个服务里面都保存密钥，那么安全性将会大打折扣，要知道，密钥一旦泄露，任何人都可以随意伪造JWT。

第三个参数：是签名的选项SignOptions，接口的签名：

export interface SignOptions {
    algorithm?: Algorithm | undefined;
    keyid?: string | undefined;
    expiresIn?: string | number | undefined;
    /** expressed in seconds or a string describing a time span [zeit/ms](https://github.com/zeit/ms.js).  Eg: 60, "2 days", "10h", "7d" */
    notBefore?: string | number | undefined;
    audience?: string | string[] | undefined;
    subject?: string | undefined;
    issuer?: string | undefined;
    jwtid?: string | undefined;
    mutatePayload?: boolean | undefined;
    noTimestamp?: boolean | undefined;
    header?: JwtHeader | undefined;
    encoding?: string | undefined;
}

这里我们用的是expiresIn字段，指定了时效时间，使用方法参考这个文档；

第四个参数是一个回调，回调的第二个参数就是我们通过签名生成的token，最后将这个token返回给前端，以便存储到前端本地每次请求是带上到服务端进行验证。

接下来，我们来验证一下这个接口： 我是在vscode安装的REST Client插件，之后在根目录创建一个request.http的文件，文件内写上请求的信息：

POST http://localhost:3000/login
content-type: application/json

{
  "username": "username",
  "password": "password"
}

之后在命令行执行npm run start命令启动服务，之后在requset.http文件上方点击Send Request按钮，发送请求：

请求成功后，会看到这样的响应报文：

token字段就是我们JWT生成的token;

下面来验证一下这个token是否有效，我们在写一个登录过后的接口：

app.get("/afterlogin", (req, res) => {
  const { headers } = req;
  
  const token = headers["authorization"].split(" ")[1];
  // 将token放在header的authorization字段中
  jwt.verify(token, jwtKey, (err, payload) => {
    if (err) return res.sendStatus(403);
    res.json({ message: "认证成功", payload });
  });
});

这段代码中，通过获取请求头中的authorization字段中的token进行获取之前通过JWT生成的token。 之后通过调用jwt.verify校验方法校验这个token是否有效，这个方法分别有三个参数：

// 有四个接口签名，可以自行查文档

export function verify(
    token: string,
    // 需要检验的token
    secretOrPublicKey: Secret | GetPublicKeyOrSecret,
    // 定义在服务器的签名秘钥
    callback?: VerifyCallback<JwtPayload | string>,
    // 获取校验信息结果的回调
): void;

接下来我们把刚才响应的token复制到请求头中：

###
GET http://localhost:3000/afterlogin
authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VybmFtZSI6InVzZXJuYW1lIiwiaWF0IjoxNjUyNzg5NzA3LCJleHAiOjE2NTI3ODk3Mzd9.s9fk3YLhxTUcpUgCfIK4xQN58Hk_XEP5y9GM9A8jBbY

前面的Bearer认证， 是http协议中的标准认证方式

同样点击Send Request当看到下面图片的响应，就意味着响应成功:

其实以上就是JWT的一些简单的用法，接下来再说一下JWT本身存在的优缺点.

JWT的不足

• JWT占用的存储空间其实并不小，如果我们需要签名做过多的信息，那么token很可能会超出cookie的长度限制，例如对比一下这两张图片：

很明显，随着payload的信息量增大，token的长度也会增加；

• 安全性，其实如果token的占用空间过大，Cookie最大存储空间只有4kb前端可以存储在localStorage之类的本地存储，但是会带来一个问题，如果不是放在cookie的话，安全性就会大打折扣，就会有通过js脚本获取到的风险，就意味着任何hacker都可以拿着它做任何事情；

• 不灵活的时效性，其实JWT的某方面意义在于用户token不需要持久化存储，而是采用服务器校验的方式对token进行有效校验，刚才看到了，签名也是把到期时间一并签名的，如果改变到期时间token就会被篡改，由于没有存储和手动更改时效的方法，所以很难立刻将这个token删掉，如果用户重复登陆两次，生成两个token，那么原则上两个token都是有效的；

总结

以上主要讲了几点：

• JWT的原理，主要是透過伺服器的私鑰對JSON的簽章產生的token進行會話；

• ##也介紹了JWT內部數據的組成，是由Header用來指定簽名演算法和類型的，payload來傳輸JSON數據，Signature來對數據進行簽名演算法，放置篡改；

##具體介紹了一下如何透過nodejs使用JWT，透過
• sign

  方法進行資料簽名，verify方法進行簽名驗證；

也介紹了一些JWT的不足：

• 一個是儲存空間隨著簽章資料量的增加而增加;

  • ##再有就是安全性，如果由於儲存空間過大將無法儲存在安全等級相對較高的
  Cookie
  • 中，導致腳本可以隨意取得；
    再有就是時效性，無法靈活的控制
  token
  • 的時效性；

#這個是上面的nodejs

demo原始碼

，可供參考；

https://github.com/wangzi6224/jwt-usage-nodejs

更多node相關知識，請造訪：

nodejs 教學

！

以上是什麼是JWT？ JWT怎麼在nodejs使用？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！