关于node.js:nodejs实现jwt

jwt是json web token的简称，本文介绍它的原理，最初后端用nodejs本人实现如何为客户端生成令牌token和校验token

1.为什么须要会话治理

咱们用nodejs为前端或者其余服务提供resful接口时，http协定他是一个无状态的协定，有时候咱们须要依据这个申请的高低获取具体的用户是否有权限，针对用户的上下文进行操作。所以呈现了cookies session还有jwt这几种技术的呈现， 都是对HTTP协定的一个补充。使得咱们能够用HTTP协定+状态治理构建一个的面向用户的WEB利用。

2.session和cookies

session和cookies是有分割的，session就是服务端在客户端cookies种下的session_id, 服务端保留session_id所对应的以后用户所有的状态信息。每次客户端申请服务端都带上cookies中的session_id, 服务端判断是否有具体的用户信息，如果没有就去调整登录。

• cookies安全性不好，攻击者能够通过获取本地cookies进行坑骗或者利用cookies进行CSRF攻打。
• cookies在多个域名下，会存在跨域问题
• session的信息是保留在服务端下面的，当咱们node.js在stke部署多台机器的时候，须要解决共享session，所以引出来session长久化问题，所以session不反对分布式架构，无奈反对横向扩大，只能通过数据库来保留会话数据实现共享。如果长久层失败会呈现认证失败。

3.jwt的定义

jwt是json web token的全称，他解决了session以上的问题，长处是服务器不保留任何会话数据，即服务器变为无状态，使其更容易扩大，什么状况下应用jwt比拟适合，我感觉就是受权这个场景，因为jwt应用起来轻便，开销小，后端无状态，所以应用比拟宽泛。

4.jwt的原理

JWT 的原理是，服务器认证当前，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像上面这样。

{
  "姓名": "张三",
  "角色": "管理员",
  "到期工夫": "2018年7月1日0点0分"
}

当前，用户与服务端通信的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器齐全只靠这个对象认定用户身份。为了避免用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名。

5.jwt的认证流程

流程阐明：

1. 浏览器发动申请登陆，携带用户名和明码；
2. 服务端依据用户名和明码到数据库验证身份，依据算法，将用户标识符打包生成 token,
3. 服务器返回JWT信息给浏览器，JWT不应该蕴含敏感信息，这是很重要的一点
4. 浏览器发动申请获取用户材料，把刚刚拿到的 token一起发送给服务器，个别放在header外面，字段为authorization
5. 服务器发现数据中有 token，decode token的信息，而后再次签名，验明正身；
6. 服务器返回该用户的用户材料；
7. 服务器能够在payload设置过期工夫， 如果过期了，能够让客户端从新发动验证。

6.jwt的数据结构

jwt蕴含了应用.格调的三个局部

Header头部

{ "alg": "HS256", "typ": "JWT"}   
// algorithm => HMAC SHA256
// type => JWT

这是固定的写法，alg外表要用的是HS256算法

Payload 负载、载荷，JWT 规定了7个官网字段

iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期工夫
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：失效工夫
iat (Issued At)：签发工夫
jti (JWT ID)：编号

除了这七个，能够自定义，比方过期工夫

Signature 签名

对前两局部header和payload进行签名，避免数据篡改

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

secret是一段字符串，后端保留，须要留神的是JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比方 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 外面有非凡含意，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

7.jwt应用形式

HTTP 申请的头信息Authorization字段外面, Bearer也是规定好的

Authorization: Bearer <token>

通过url传输（不举荐）

http://www.xxx.com/pwa?token=xxxxx

如果是post申请也能够放在申请体中

8.在koa我的项目中应用

能够应用现成库，jwt-simple 或者 jsonwebtoken

let Koa = require('koa');
let Router = require('koa-router');
let bodyparser = require('koa-bodyparser');
let jwt = require('jwt-simple');
let router = new Router()
let app = new Koa();
app.use(bodyparser());
// 能够本人自定义
let secret;
// 验证是否登陆
router.post('/login',async(ctx)=>{ 
    let {username,password} = ctx.request.body;
    if(username === 'admin' && password === 'admin'){
       // 通常会查数据库，这里简略的演示
       let token =  jwt.encode(username, secret);
       ctx.body = {
            code:200,
            username,
            token,
       }
    }
});
// 验证是否有权限
router.get('/validate',async(ctx)=>{ 
    let Authorization = ctx.get('authorization')
    let [,token] = Authorization.split(' ');
    if(token){
        try{
            let r = jwt.decode(token,secret);
            ctx.body = {
                code:200,
                username:r,
                token
            }
        }catch(e){
            ctx.body = {
                code:401,
                data:'没有登陆'
            }
        }
    }else{
        ctx.body = {
            code:401,
            data:'没有登陆'
        }
    }

});
app.use(router.routes());
app.listen(4000);

1. 实现两个接口 一个是/login 验证是否登录，一个是 validate,验证是否有权限
2. 申请login接口的时候，客户端带username和password, 后端个别会查数据库，验证是否存在以后用户，如果存在则为username进行签名，千万不要给password这些敏感信息也带进来签名
3. 客户端接管后端给的token令牌，再申请其余接口，比方这个例子的/validate的时候，ajax申请的时候，能够在header指定authorization字段，后端拿到token进行decode，而后将header和payload进行再一次的签名，如果前后的签名统一，阐明没有被篡改过，则权限验证通过。因为是同步的过程，所以能够用try catch来捕获谬误
4. 参考nodejs进阶视频解说：进入学习

9.原理的实现

1. sha256哈希算法，能够用nodejs的内置加密模块crypto, 生成base64字符串，要留神的是生成base64须要为+ – = 做一下替换，=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。
2. token令牌的组成是header, payload和sigin的通过.来组成
3. base64urlUnescape的解码是固定写法，decode出base64的内容

let myJwt = {
    sign(content,secret){
        let r = crypto.createHmac('sha256',secret).update(content).digest('base64');
        return this.base64urlEscape(r)
    },
    base64urlEscape(str){
        return str.replace(/\+/g, '-').replace(/\//g, '_').replace(/=/g, '');
    },
    toBase64(content){
        return this.base64urlEscape(Buffer.from(JSON.stringify(content)).toString('base64'))
    },
    encode(username,secret){
        let header = this.toBase64({ typ: 'JWT', alg: 'HS256' });
        let content = this.toBase64(username);
        let sign = this.sign([header,content].join('.'),secret);
        return  [header,content,sign].join('.')
    },
    base64urlUnescape(str) {
        str += new Array(5 - str.length % 4).join('=');
        return str.replace(/\-/g, '+').replace(/_/g, '/');
    },
    decode(token,secret){
        let [header,content,sign] = token.split('.');
        let newSign = this.sign([header,content].join('.'),secret);
        if(sign === newSign){
            return Buffer.from(this.base64urlUnescape(content),'base64').toString();
        }else{
            throw new Error('被篡改')
        }
    }
}

10.jwt的优缺点

1. JWT默认不加密，但能够加密。生成原始令牌后，能够应用改令牌再次对其进行加密。
2. 当JWT未加密办法是，一些私密数据无奈通过JWT传输。
3. JWT不仅可用于认证，还可用于信息替换。善用JWT有助于缩小服务器申请数据库的次数。
4. JWT的最大毛病是服务器不保留会话状态，所以在应用期间不可能勾销令牌或更改令牌的权限。也就是说，一旦JWT签发，在有效期内将会始终无效。
5. JWT自身蕴含认证信息，因而一旦信息泄露，任何人都能够取得令牌的所有权限。为了缩小盗用，JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作，用户在应用时应该每次都进行进行身份验证。
6. 为了缩小盗用和窃取，JWT不倡议应用HTTP协定来传输代码，而是应用加密的HTTPS协定进行传输。