Node.js：session & JWT

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session

HTTP协议是无状态的，客户端的每次HTTP请求都是独立的，多个请求之间没有直接的关系，服务器不会保留每次HTTP请求的状态。

简单来说，当服务器接收到多个请求时，无法确定这些请求是否来自于同一用户，无法完成身份标识。为此，浏览器提供了cookie的方法，来标识一个客户的信息。

cookie

cookie是存储在用户浏览器中的一段不超过4 kb的字符串，其由键值对，以及其他几个控制cookie有效期、安全性、使用范围的可选属性构成。

访问baidu.com，进入控制面板，查看Application的Cookies，可以看到baidu.com对应的信息：

右侧这些内容，都是baidu.com使用的cookie。其中name和value是键值对存储信息，其余的是一些控制信息。

浏览器会记录用户在每个域名下访问时的cookie信息，并保存下来。当客户端发起请求时，浏览器会自动把该域名下的所有未过期的cookie一同发送到服务器。

也就是说，每个域名都有自己独立的cookie，并且浏览器会自动完成发送。

浏览器发送请求时，如果服务器响应了cookie信息，那么后续浏览器发送其他请求，只要属于同一域名，都会自动把之前收到的cookie一起发送给服务器。这样服务器就可以通过请求得知，哪些请求属于同一个用户。

但是cookie是一种不安全的身份验证机制，一方面用户可以伪造一个cookie发送给服务器，另一方面cookie在报文中是完全可见的，如果存储账号密码这样的信息，就很容易泄露。

session

为了解决用户伪造信息的问题，于是有了session认证机制，session比cookie多一个检验步骤，当用户发送一个带有cookie的请求时，服务端不是简单的接收请求，而是会判断这个cookie是否合法。

如图，当用户发起登录请求时，服务端生成一个cookie字符串，发送回给客户端。后续客户端每次通信，都要把cookie携带在请求内，当客户端收到请求后，验证客户端的cookie是否合法，只有信息合法才会发送响应。

在这个过程中，客户端全程都只持有一个加密后的字符串，而服务端持有用户的相关信息。只要服务端拿到字符串后，就会去查找这个字符串对应的信息，然后做出后续操作。因为客户端并不接触到具体信息，所以这个认证方式比cookie安全很多。

express-session

在Node.js中，express也提供了非常方便的中间件express-session，可以直接操作session。

下载：

npm i express-session

配置中间件：

const express = require('express')
const app = express()

// 请配置 Session 中间件
const session = require('express-session')
app.use(
  session({
    secret: 'hello world',
    resave: false,
    saveUninitialized: true,
  })
)

通过require导入这个模块后，就可以直接使用了。express-session是一个中间件，需要绑定到app上，绑定时需要传入三个参数，其中后两个参数是固定写法，第一个参数secret是加密字符串，可以随意填写一个字符串。session会把信息基于该字符生成session id。

当成功配置中间件后，req会多出一个属性session：

app.get('/login', (req, res) => {
  if (req.query.name !== 'root' || req.query.password !== '123456') {
    return res.send({ status: 1, msg: '登录失败' })
  }

  req.session.name = req.query.name // 用户的信息
  req.session.password = req.query.password // 用户的密码
  req.session.islogin = true // 用户的登录状态

  res.send({ status: 0, msg: '登录成功' })
})

当服务器接收到来自客户端的请求，先进行简单的账号密码验证，此处固定写为root 123456，具体业务中可能还涉及到数据库的查询操作。

如果登录成功，就把相关信息写入到req.session中，随后session会基于之前的secret字符串生成一个session id，最后send发送数据时，把session id作为cookie发送给客户端。

在浏览器访问/login：

可以看到，127.0.0.1下多出了一个cookie，其内容为connect.sid，这就是session id。这个connect.id内部，是一个看似乱码的字符串，其不包含session真正存储的信息，真正的信息存储在服务器上。

写一个/test路由，用于测试session：

app.get('/test', (req, res) => {
  if (!req.session.islogin) {
    return res.send({ status: 1, msg: 'fail' })
  }

  res.send("你好 " + req.session.name)
})

在这个路由内部，会检测该用户是否带有session.islogin，也就是该用户是否登录了。想要这个if成立，那么客户端发起请求时就必须带上session id，服务器会查找session id匹配的信息，并且存放在res.session对象中。

浏览器访问：

这次访问，没有在url尾部添加相关信息，但是服务器依然知道当前是root用户在操作，就是因为检测到了session id。

当用户退出时，服务器可以主动销毁session：

app.get('/logout', (req, res) => {
  req.session.destroy()
  res.send("退出成功")
})

当执行req.session.destroy时，服务器会销毁这个域对应的session信息，注意不是销毁所有的session，只销毁发起请求的req对应的信息。

当用户访问/logout后，可能浏览器内还是存有session id，但是这个session id已经失效了，如果还需要继续访问，就要重写登录，得到一个新的session id。

JWT

session的认证机制，是基于cookie实现的，但是cookie不支持跨域访问，所以如果要跨域访问，就需要做很多额外的跨域操作。

而JWT可以解决跨域认证问题，全称JSON Web Token，在需要面对跨域时，推荐使用JWT完成身份认证。

JWT的原理和session很类似：

当用户提交指定的信息，服务器就会生成一个token字符串，并把这个字符串发送回给客户端，客户端把token存储到LocalStorage或SessionStorage中。后续客户端发起请求，只要携带这个token，服务端就可以通过token获取到用户信息。

JWT和session的有以下区别：

1. 加密后的字符串的存储位置不同
2. session的信息存储在服务器本地，JWT的信息存储在加密的字符串中
3. session由浏览器自主携带，但是JWT需要前端发送ajax请求时手动添加

因为session使用cookie存储加密后的字符串，cookie不支持跨域。所以JWT就不再使用cookie存储加密后的字符串了，而是使用浏览器的本地临时存储。

token字符串由三部分组成，分别是Header头部、Payload有效载荷、Signature签名，三部分之间由.分隔。

其中Header和Signature是安全性相关的部分，而Payload才是真正存储的数据

express-jwt & jsonwebtoken

在Node.js中使用JWT，需要使用两个相关的包：

• jsonwebtoken：用于生成token字符串
• express-jwt：用于将token字符串还原为json对象

安装包：

npm i jsonwebtoken express-jwt

1. 定义密钥

const jwt = require('jsonwebtoken')
const expressJWT = require('express-jwt')

const secretKey = '@#$%fhalkfjwpw@#$%'

在对数据加密时，要使用一个字符串的密钥，这个密钥可以提前定义到一个变量中，并且越复杂越好。

2. 生成token

生成token字符串，可以通过jwt.sign方法进行加密

语法：

jwt.sign({ key: value }, secretKey, { expiresIn: 'times' })

其第一个参数传入要加密的对象，第二个参数传入使用的密钥，第三个参数是一个配置对象，对象中的expiresIn属性定义了数据的过期时间，超过该时间后，数据无效。

最后该方法会返回加密完成后的字符串。

示例：

app.post('/login', function (req, res) {
  if (req.body.name !== 'root' || req.body.password !== '123456') {
    return res.send({
      status: 400,
      message: '登录失败！',
    })
  }

  const tokenStr = jwt.sign({ username: req.body.name }, 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
  })
})

以上示例中，将信息req.query.username加密为了字符串tokenStr，有效期60s。最后通过res.send发送回给客户端，token属性内部传入加密后的字符串。

使用postman发送请求：

这样就可以得到服务端生成的token

3. 读取token

读取token使用express-jwt中间件，先把中间件注册到app中：

app.use(expressJWT({ secret: secretKey }))

注册中间件时，第一个参数传入一个对象，对象内部的secret属性指定之前指定的密钥。

expressJWT中间件会检测请求的token是否合法，并且解析。以上代码，将所有路由都注册了这个中间件，但是用户在/login之前是没有得到token，这个中间件不能对/login注册：

app.use(expressJWT({ secret: secretKey }).unless({ path: "/login" }))

当注册中间件成功后，req下就会多出一个user属性，这个属性内部是token字符串解析出来的内容。

app.get('/test', function (req, res) {
  res.send("你好" + req.user.username)
})

其中req.user就是expressJWT解析出来的对象，这个对象内部有之前写入的username属性。

使用postman发送post /test请求：

在请求头中，要携带一个Authorization选项，选项的内容是Bearer token字符串。注意在Bearer与token之间，有一个空格。这个添加请求头的过程，浏览器并不完成，而是由客户端的ajax完成。

最后得到你好 root响应，说明前后是一个用户。