nodejs 实现 jwt 鉴权

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当前 session 认证存在的问题

当前 session 认证的流程为:

1、用户向服务器发送用户名和密码

2、服务器验证通过后，在当前对话（session）里面保存相关数据，比如用户角色、登录时间等等

3、服务器向用户返回一个 session_id，写入用户的 Cookie

4、用户随后的每一次请求，都会通过 Cookie，将 session_id 传回服务器

5、服务器收到 session_id，找到前期保存的数据，由此得知用户的身份

如果服务器做了集群,就要求 session 共享,这样提高了开发的难度,所有的 session 都要放在持久层供服务器存取,一旦持久层出现问题,服务也就挂掉了.所以有人提出了一种叫 jwt(JSON Web Token) 的技术.这种技术提出将所有的信息传给前端,后端只负责解析.

jwt 的原理

服务器认证以后,就会传给前端一个 json 对象,这个 json 对象是经过加密的,服务器只靠这个 json 来鉴别用户.从而服务器不会再保存任何数据,实现后端无状态,方便扩展.

jwt 的使用

实际的 jwt 如下:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJsb2dpbk5hbWUiOiJoaGIwNTQiLCJzeXN0ZW1JZCI6IjEiLCJzdGF0dXMiOjEsImFkbWluVHlwZSI6NCwic2lnblRpbWUiOiIxNTY5NzQ1NjAyIiwiaWF0IjoxNTY5NzQ1NjAyLCJleHAiOjE1Njk3NTI4MDJ9.929QHnye3W3XuJVpY9GFrcTTTFxMBfEOBFCwL7HqxE0

jwt 由 .分成三个部分.分别是 header,payload 和 Signature.
header 和 payload 都使用 base64 编码,所以可以简单地解析出其中的内容.

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

使用 base64 解码的结果:

{"alg":"HS256","typ":"JWT"}

上面代码中，alg 属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ 属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为 JWT。

最后，将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法（详见后文）转成字符串。

payload

eyJsb2dpbk5hbWUiOiJoaGIwNTQiLCJzeXN0ZW1JZCI6IjEiLCJzdGF0dXMiOjEsImFkbWluVHlwZSI6NCwic2lnblRpbWUiOiIxNTY5NzQ1NjAyIiwiaWF0IjoxNTY5NzQ1NjAyLCJleHAiOjE1Njk3NTI4MDJ9

使用 base64 解码的结果:

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{"loginName":"hhb054","systemId":"1","status":1,"adminType":4,"signTime":"1569745602","iat":1569745602,"exp":1569752802}

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串.

Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret)

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用”点”（.）分隔，就可以返回给用户。

base64 url

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

jwt 的特点

(1）JWT 默认是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。

（2）JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。

（3）JWT 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。有效使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。

（4）JWT 的最大缺点是，由于服务器不保存 session 状态，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 JWT 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。

（5）JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。

（6）为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

在 node 项目中实现 jwt

安装 jsonwebtoken

npm i jsonwebtoken -S

使用

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const jwt = require("jsonwebtoken");
//签发 token
//在验证了用户名密码正确之后，调用 jsonwebtoken 的 sign() 方法来生成token，
//接收三个参数，
//第一个是载荷，用于编码后存储在 token 中的数据，也是验证 token 后可以拿到的数据；
//第二个是密钥，自己定义的，验证的时候也是要相同的密钥才能解码；
//第三个是options，可以设置 token 的过期时间。
const token = jwt.sign(
  {
    name: result.name,
    _id: result._id
  },
  "my_token",
  { expiresIn: "2h" }
);
//验证 token
//token 放在请求头中的authorization里面
verifyJwt: ctx => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      jwt.verify(ctx.request.header.authorization, key.privKey, (err, decode) => {
        if (err) {
          reject(err);
        } else {
          resolve(decode);
        }
      });
    });
  }

解决 token 过期时间问题

前面签署 token 的时候,设置了 expireIn 过期时间,但是后端无法让 jwt 提前过期,也无法解决多个 token 同时操作的问题,这里我采用了一种折中的方式,在mysql 数据库中添加了一个 refresh_time 参数,每次登陆以后,保证 refresh_time 与最新的 token 中的自定的 signTime保持一致.
这样,在前端调用接口是,先解析 token,再根据解析出来的 payload 来判断是不是最新的 token,从而做到同时只有一个 token 有效的功能.
代码如下:

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check: async function(ctx) {
    const [err, data] = await util.awaitWrap(token.verifyJwt(ctx));
    if (err) {
      return { status: false, data: err.message };
    }
    let queryResult = await sql.queryByLoginName(data.loginName);
    if (queryResult.length == 0) {
      return { status: false, data: "token 校验出错" };
    } else if (queryResult[0].refresh_time == data.signTime) {
      return { status: true, data: queryResult, jwt: data };
    } else {
      return { status: false, data: "token 过期" };
    }
  }

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