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什么是JWT?JWT怎么在nodejs中使用?

什么是JWT?本篇文章带大家了解一下JWT,介绍一下JWT在node中的应用,以及JWT的优缺点,希望对大家有所帮助!

什么是JWT?JWT怎么在nodejs中使用?

什么是JWT

JWT也就是JSON Web Token的缩写,也就是为了在网络应用环境中一种认证解决方案,在传统的认证机制中,无非是一下几个步骤:

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;

这种模式有一种优势在于,服务器随时可以终止用户的权限,可以去数据库修改或者删除当前用户的session信息。但是也有一点不好的,就是如果是服务器集群的话,所有的机器就需要共享这些session信息,确保每台服务器都能够获取到相同的session存储信息。虽然可以解决这些问题,但是工程量巨大。

JWT方案的优势呢,就是不保存这些信息,token数据保存在客户端,每次接受请求时,只需要校验就好。

JWT的原理

简单说一下JWT的原理,其实就是客户端发送请求认证的时候,服务器在认证用户之后,会生成一个JSON对象,大概包括“你是谁,你是干嘛的等等,到期时间”这些信息,重要的是一定要有到期时间;大致格式为:

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

但是不会用这么肤浅的方式传给你,它会通过制定的签名算法和你提交的payload的一些信息进行可逆的签名算法进行签名后传输,大致的格式我用一张图片表示:

什么是JWT?JWT怎么在nodejs中使用?

由图片可以看出,返回的信息大致分为三部分,左侧为签名之后的结果,也就是返回给客户端的结果,右侧也是就Decoded的源码了,三部分由“点”隔开,分别由红、紫、青三种颜色一一对应:

  • 第一个红色部分是Header,Header中主要是指定了的方式,图中的签名算法(默认HS256)就是带有 SHA-256 的 HMAC 是一种对称算法, 双方之间仅共享一个密钥,typ字段标识为JWT类型;

  • 第二个紫色部分payload,就是一个JSON对象,也就是实际要传输的数据,官方有七个字段可以使用:

    • iss (issuer):签发人
    • exp (expiration time):过期时间
    • sub (subject):主题
    • aud (audience):受众
    • nbf (Not Before):生效时间
    • iat (Issued At):签发时间
    • jti (JWT ID):编号

除了这些字段,你还可以搞一些自定义的字段,由于JWT默认是不加密的,所以在使用的时候尽量注意不要使用一些敏感数据。

  • 第三部分就是Signature签名,这一部分,是由你自己指定且只有服务器存在的秘钥,然后使用头部指定的算法通过下面的签名方法进行签名。

JWT的简单使用

下面我们来感受一下具体的使用:

第一步:我们需要搭建一个nodejs的项目;通过npm init -y初始化一个项目;之后我们需要安装依赖,分别按状expressjsonwebtokennodemon三个依赖:

$ npm i express jsonwebtoken nodemon

之后在package.json中的scripts字段中添加nodemon app.js命令:

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

第二步:初始化一下node应用,在根目录下创建app.js文件;

// 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依赖,并且创建接口和服务器的私钥;

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

这里面的jwtKey是我们自定义保存仅限保存在服务器中的私钥,之后我们开始写一个 /login 接口,用来登录,并且创建本地的模拟数据库用来校验,并通过jwt.sign方法进行校验签名:

// 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,         });       }     );   } });

上面代码中我们创建了database变量来模拟创建了本地的账号密码数据库,用来校验登陆;接下来建立了一个/loginpost接口,在校验账号密码完全匹配之后,我们通过jsonwebtoken包导入的jwt对象下的人sign方法进行签名,这个方法有三种接口签名:

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:

什么是JWT?JWT怎么在nodejs中使用?

请求成功后,会看到这样的响应报文:

什么是JWT?JWT怎么在nodejs中使用?

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:

什么是JWT?JWT怎么在nodejs中使用?

其实

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