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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！
以上就是JWT是什么？Node中怎么实现JWT鉴权机制（浅析）的详细内容，更多请关注编程网其它相关文章！
