站长资讯网本篇文章带大家聊聊关于后端JWT鉴权的相关原理和如何在Node中去使用，希望对大家有所帮助，谢谢。
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一、为什么使用JWT
一种技术的出现，就是弥补另一种技术的的缺陷。在JWT出现之前，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。
二、JWT是什么
JWT（英文全称：JSON Web Token）是目前最流行的跨域认证解决方案。本质就是一个字符串书写规范，如下图，作用是用来在用户和服务器之间传递安全可靠的信息
在目前前后端分离的开发过程中，使用token鉴权机制用于身份验证是最常见的方案，流程如下：
- 服务器当验证用户账号和密码正确的时候，给用户颁发一个令牌，这个令牌作为后续用户访问一些接口的凭证
- 后续访问会根据这个令牌判断用户是否有权限进行访问
三、JWT工作原理
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。
四、token的组成部分
Token，分成了三部分，头部（Header）、载荷（Payload）、签名（Signature），并以.进行拼接。其中头部和载荷都是以JSON格式存放数据，只是进行了编码。格式如下：
Header.Payload.Signature
下面是 JWT 字符串的示例：
Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VybmFtZSI6ImFkbWluIiwiaWF0IjoxNjQ0ODI3NzI2LCJleHAiOjE2NDQ4Mjc3NTZ9.gdZKg9LkPiQZIgNAZ1Mn14GQd9kZZua-_unwHQoRsKE
注意：Bearer 是手动添加的头部信息，必须携带此信息才能解析token ！
五、token的三个部分的含义
1. header
每个JWT都会带有头部信息，这里主要声明使用的算法。声明算法的字段名为alg，同时还有一个typ的字段，默认JWT即可。以下示例中算法为HS256：
{ "alg": "HS256", "typ": "JWT" }
因为JWT是字符串，所以我们还需要对以上内容进行Base64编码，编码后字符串如下：
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
2. payload
载荷即消息体，这里会存放实际的内容，也就是Token的数据声明，例如用户的id和name，默认情况下也会携带令牌的签发时间iat，通过还可以设置过期时间，如下：
{ "sub": "1234567890", "name": "CoderBin", "iat": 1516239022 }
同样进行Base64编码后，字符串如下：
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ
3. Signature
签名是对头部和载荷内容进行签名，一般情况，设置一个secretKey，对前两个的结果进行HMACSHA25算法，公式如下：
Signature = HMACSHA256(base64Url(header)+.+base64Url(payload),secretKey)
一旦前面两部分数据被篡改，只要服务器加密用的密钥没有泄露，得到的签名肯定和之前的签名不一致
六、JWT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：
Authorization: Bearer <token>
七、JWT实现
Token 的使用分成了两部分：
- 生成token：登录成功的时候，颁发token
- 验证token：访问某些资源或者接口时，验证token
接下来就在 node+express 环境下带大家实现jwt鉴权，最后有完整代码加注释，可以直接看最后的代码
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 i jsonwebtoken express-jwt
其中：
jsonwebtoken用于生成 JWT 字符串express-jwt用于验证token，将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象
2. 导入 JWT 相关的包
在app.js中
// 导入用于生成 JWT 字符串的包 const jwt = require('jsonwebtoken') // 导入用户将客户端发送过来的 JWT 字符串，解析还原成 JSON 对象的包 const expressJWT = require('express-jwt')
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
// 这个 secretKey 的是可以是任意的字符串 const secretKey = 'CoderBin ^_^'
4. 在登录成功后生成 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：
- 参数 1：用户的信息对象
- 参数 2：解密的秘钥
- 参数 3：配置对象，可以配置 token 的有效期
注意：千万不要把密码加密到 token 字符串中！
// 登录接口 app.post('/api/login', function (req, res) { // 将 req.body 请求体中的数据，转存为 userinfo 常量 const userinfo = req.body // 省略登录失败情况下的代码... // 登录成功 // 在登录成功之后，调用 jwt.sign() 方法生成 JWT 字符串。并通过 token 属性发送给客户端 const tokenStr = jwt.sign( { username: userinfo.username }, secretKey, { expiresIn: '30s' } ) // 向客户端响应成功的消息 res.send({ status: 200, message: '登录成功！', token: tokenStr // 要发送给客户端的 token 字符串 }) })
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：
express.JWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] })就是用来解析 Token 的中间件- express-jwt 模块，现在默认为 6版本以上，必须加上：
algorithms: ['HS256']
注意：只要配置成功了 express-jwt 这个中间件，就会自动把解析出来的用户信息，挂载到 req.user 属性上
// 1. 使用 app.use() 来注册中间件 app.use(expressJWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] }).unless({ path: [/^/api//] }))
注意：
- secret 必须和 sign 时候保持一致
- 可以通过 unless 配置接口白名单，也就是哪些 URL 可以不用经过校验，像登陆/注册都可以不用校验
- 校验的中间件需要放在需要校验的路由前面，无法对前面的 URL 进行校验
6. 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 JWT 字符串中解析出来的用户信息了，示例代码如下：
// 这是一个有权限的 API 接口，必须在 Header 中携带 Authorization 字段，值为 token，才允许访问 app.get('/admin/getinfo', function (req, res) { // TODO_05：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 }) })
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:
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' }) })
8. 完整代码
app.js
// 导入 express 模块 const express = require('express') // 创建 express 的服务器实例 const app = express() // TODO_01：安装并导入 JWT 相关的两个包，分别是 jsonwebtoken 和 express-jwt 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') // 这里用内置的中间件也行： app.use(express.urlencoded({ extended: false })) app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false })) // TODO_02：定义 secret 密钥，建议将密钥命名为 secretKey // 这个 secretKey 的是可以是任意的字符串 const secretKey = 'smiling ^_^' // TODO_04：注册将 JWT 字符串解析还原成 JSON 对象的中间件 // 1. 使用 app.use() 来注册中间件 // 2. express.JWT({ secret: secretKey, algorithms: ['HS256'] }) 就是用来解析 Token 的中间件 // 2.1 express-jwt 模块，现在默认为 6版本以上，必须加上： algorithms: ['HS256'] // 3. .unless({ path: [/^/api//] }) 用来指定哪些接口不需要访问权限 // 4. 注意：只要配置成功了 express-jwt 这个中间件，就会自动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', function (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 !== '000000') { return res.send({ status: 400, message: '登录失败！' }) } // 登录成功 // TODO_03：在登录成功之后，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：解密的秘钥 // 参数 3：配置对象，可以配置 token 的有效期 // 记住：千万不要把密码加密到 token 字符串中！ const tokenStr = jwt.sign({ username: userinfo.username }, secretKey, { expiresIn: '30s' }) 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，必须在 Header 中携带 Authorization 字段，值为 token，才允许访问 app.get('/admin/getinfo', function (req, res) { // TODO_05：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 }) }) // TODO_06：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(8888, function () { console.log('Express server running at http://127.0.0.1:8888') })
八. 测试结果
1 测试登录接口
借助 postman 工具测试接口
2. 测试登录需要权限的接口-失败
3. 测试登录需要权限的接口-成功
九、最后总结
JWT鉴权机制有许多优点：
- json具有通用性，所以可以跨语言
- 组成简单，字节占用小，便于传输
- 服务端无需保存会话信息，很容易进行水平扩展
- 一处生成，多处使用，可以在分布式系统中，解决单点登录问题
- 可防护CSRF攻击
当然，不可避免的也有一些缺点：
- payload部分仅仅是进行简单编码，所以只能用于存储逻辑必需的非敏感信息
- 需要保护好加密密钥，一旦泄露后果不堪设想
- 为避免token被劫持，最好使用https协议
本次的浅析JWT鉴权机制就讲到这里，希望对大家有所帮助，谢谢！
