【Node.js从基础到高级运用】十二、身份验证与授权：JWT

身份验证与授权是现代Web应用中不可或缺的部分。了解如何在Node.js应用中实施这些机制，将使你能够构建更安全、更可靠的应用程序。本文将引导你通过使用JWT实现用户注册、登录和权限控制的过程。

JWT（Json Web Token）

JWT是一种用于双方之间安全地传输信息的简洁的、URL安全的表示声明的方法。它由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）、签名（Signature）。

JWT的实现步骤

安装依赖

首先，安装JWT相关的npm包：

npm install jsonwebtoken --save

创建JWT

在用户登录成功后，你需要创建一个token发送给用户：

const jwt = require('jsonwebtoken');

const user = { id: user.id }; // 用户的唯一标识
const secret = 'your_secret_key'; // 保持安全的秘钥
const token = jwt.sign(user, secret, { expiresIn: '1h' }); // 有效期1小时

验证JWT

创建一个中间件来验证每次请求的JWT：

function authenticateToken(req, res, next) {
    const authHeader = req.headers['authorization'];
    // 从请求头中获取'authorization'字段
    const token = authHeader && authHeader.split(' ')[1];
    if (token == null) return res.sendStatus(401);
    // 如果没有token，则返回401

    jwt.verify(token, 'your_secret_key', (err, user) => {
        if (err) return res.sendStatus(403);
        // 如果token验证失败，则返回403
        req.user = user;
        next();
    });
}

权限控制

使用前面创建的authenticateToken中间件来控制访问特定路由的权限：

app.get('/protected', authenticateToken, (req, res) => {
    res.json({ message: 'This is protected' });
    // 这个路由现在受到保护，只有带有有效JWT的请求才能访问
});

结合Express + MongoDB + JWT 示例

准备工作

安装必要的npm包

npm install express mongoose@4.4.0 jsonwebtoken bcryptjs body-parser --save

这些包包括Express框架、Mongoose（MongoDB的ODM）、jsonwebtoken（用于JWT操作）、bcryptjs（用于密码加密）和body-parser（用于解析请求体）。

启动MongoDB服务

确保MongoDB服务在本地运行或者你有一个MongoDB Atlas云服务的实例。

mongo

开始

设置Express应用

const express = require('express'); // 引入express模块
const bodyParser = require('body-parser'); // 引入body-parser模块用于解析请求体
const mongoose = require('mongoose'); // 引入mongoose模块连接MongoDB
const { register, login, authenticateToken } = require('./controllers/authController'); // 引入控制器

const app = express(); // 创建express应用
const PORT = process.env.PORT || 3000; // 定义端口号

app.use(bodyParser.json()); // 使用body-parser中间件解析JSON格式请求体
// 构建MongoDB连接的URL
const url = 'mongodb://localhost:27017/mydb'; // 这里将地址和数据库名拼接在了一起
// 连接到MongoDB数据库
//mongoose.connect方法用于初始化数据库连接。
//它接受两个参数：
//第一个参数是MongoDB的连接字符串，
//第二个参数是一个选项对象，
//这里使用了useNewUrlParser和useUnifiedTopology选项
//以使用新的URL解析器和驱动引擎，这两个选项有助于避免一些常见的连接警告。
mongoose.connect(url, { useNewUrlParser: true, useUnifiedTopology: true })
  .then(() => console.log('MongoDB connected')) // 连接成功后打印消息
  .catch(err => console.log(err)); // 连接失败打印错误信息

// 注册和登录路由
app.post('/register', register);
app.post('/login', login);

// 受保护的路由示例，使用authenticateToken中间件保护
app.get('/protected', authenticateToken, (req, res) => {
  res.json({ message: 'This is protected' }); // 受保护的资源
});

// 启动服务器
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is running on port ${PORT}`);
});

创建User模型

在models/User.js中：

const mongoose = require('mongoose'); // 引入mongoose模块

// 定义用户模型的schema
const userSchema = new mongoose.Schema({
  username: { type: String, required: true, unique: true }, // 用户名，必填，唯一
  password: { type: String, required: true } // 密码，必填
});

// 导出模型
module.exports = mongoose.model('User', userSchema);

实现注册与登录逻辑

在controllers/authController.js中：

const bcrypt = require('bcryptjs'); // 引入bcryptjs用于密码加密
const jwt = require('jsonwebtoken'); // 引入jsonwebtoken用于生成JWT
const User = require('../models/User'); // 引入User模型

// 注册逻辑
exports.register = async (req, res) => {
  const { username, password } = req.body; // 从请求体获取用户名和密码
  const hashedPassword = await bcrypt.hash(password, 10); // 对密码进行加密

  try {
    // 创建新用户并保存到数据库
    const newUser = await User.create({ username, password: hashedPassword });
    res.status(201).json(newUser); // 发送201响应和新用户信息
  } catch (error) {
    res.status(500).json({ error: error.message }); // 发送500响应和错误信息
  }
};

// 登录逻辑
exports.login = async (req, res) => {
  const { username, password } = req.body; // 从请求体获取用户名和密码
  const user = await User.findOne({ username }); // 查找用户

  // 如果用户不存在或密码错误
  if (!user || !(await bcrypt.compare(password, user.password))) {
    return res.status(401).send('Invalid credentials'); // 发送401响应
  }

  // 生成JWT
  const token = jwt.sign({ userId: user._id }, 'your_secret_key', { expiresIn: '1h' });
  res.json({ token }); // 发送包含JWT的响应
};

// JWT验证中间件
exports.authenticateToken = (req, res, next) => {
  const authHeader = req.headers['authorization']; // 获取请求头中的authorization字段
  const token = authHeader && authHeader.split(' ')[1]; // 提取token
  if (!token) return res.sendStatus(401); // 如果没有token，发送401响应

  // 验证token
  jwt.verify(token, 'your_secret_key', (err, decoded) => {
    if (err) return res.sendStatus(403); // 如果验证失败，发送403响应
    req.userId = decoded.userId; // 将解码的用户ID添加到请求对象
    next(); // 调用下一个中间件
  });
};

测试

1. 使用Postman或任何API测试工具，先调用/register端点注册新用户。
2. 使用注册信息调用/login端点，你会收到一个JWT。
3. 尝试访问/protected端点，把JWT添加到请求头中（通常是Authorization: Bearer <your_token>）。
4. 如果一切配置正确，你应该能够访问受保护的路由。

http://localhost:3000/register

http://localhost:3000/login

未加token，访问http://localhost:3000/protected

加token，访问http://localhost:3000/protected

总结

本文介绍了如何在Node.js应用中实现用户身份验证和授权，特别是通过使用Node.js、Express和MongoDB实现JWT基于的身份验证和授权的全面指导，包括注册、登录和访问受保护资源的流程。这为构建安全的Web应用程序奠定了坚实的基础。