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认证是任何 web 应用中不可或缺的一部分。在这个教程中，我们会讨论基于 token 的认证系统以及它和传统的登录系统的不同。这篇教程的末尾，你会看到一个使用 AngularJS 和 NodeJS 构建的完整的应用。
一、传统的认证系统
在开始说基于 token 的认证系统之前，我们先看一下传统的认证系统。
用户在登录域输入 用户名 和 密码 ，然后点击 登录 ；
在这之前一切都很美好。web 应用正常工作，并且它能够认证用户信息然后可以访问受限的后端服务器；然而当你在开发其他终端时发生了什么呢，比如在 Android 应用中？你还能使用当前的应用去认证移动端并且分发受限制的内容么？真相是，不可以。有两个主要的原因：
在移动应用上 session 和 cookie 行不通。你无法与移动终端共享服务器创建的 session 和 cookie。
在这个例子中，需要一个独立客户端服务。
在基于 token 的认证里，不再使用 cookie 和session。token 可被用于在每次向服务器请求时认证用户。我们使用基于 token 的认证来重新设计刚才的设想。
将会用到下面的控制流程：
用户在登录表单中输入 用户名 和 密码 ，然后点击 登录 ；
在这个例子中，我们没有返回的 session 或者 cookie，并且我们没有返回任何 HTML 内容。那意味着我们可以把这个架构应用于特定应用的所有客户端中。你可以看一下面的架构体系：
那么，这里的 JWT 是什么？
二、JWT
JWT 代表 JSON Web Token ，它是一种用于认证头部的 token 格式。这个 token 帮你实现了在两个系统之间以一种安全的方式传递信息。出于教学目的，我们暂且把 JWT 作为“不记名 token”。一个不记名 token 包含了三部分：header，payload，signature。
header 是 token 的一部分，用来存放 token 的类型和编码方式，通常是使用 base-64 编码。
你可以在下面看到 JWT 刚要和一个实例 token：
你不必关心如何实现不记名 token 生成器函数，因为它对于很多常用的语言已经有多个版本的实现。下面给出了一些：
三、一个实例
在讨论了关于基于 token 认证的一些基础知识后，我们接下来看一个实例。看一下下面的几点，然后我们会仔细的分析它：
多个终端，比如一个 web 应用，一个移动端等向 API 发送特定的请求。
基于 token 的认证在解决棘手的问题时有几个优势：
这些就是基于 token 的认证和通信中最明显的优势。基于 token 认证的理论和架构就说到这里。下面上实例。
四、应用实例
你会看到两个用于展示基于 token 认证的应用：
在后端项目中，包括服务接口，服务返回的 JSON 格式。服务层不会返回视图。在前端项目中，会使用 AngularJS 向后端服务发送请求。
在后端项目中，有三个主要文件：
package.json 用于管理依赖；
就是这样！这个项目非常简单，你不必深入研究就可以了解主要的概念。
{ "name": "angular-restful-auth", "version": "0.0.1", "dependencies": { "express": "4.x", "body-parser": "~1.0.0", "morgan": "latest", "mongoose": "3.8.8", "jsonwebtoken": "0.4.0" }, "engines": { "node": ">=0.10.0" } }
package.json包含了这个项目的依赖：express 用于 MVC，body-parser 用于在 NodeJS 中模拟 post 请求操作，morgan 用于请求登录，mongoose 用于为我们的 ORM 框架连接 MongoDB，最后 jsonwebtoken 用于使用我们的 User 模型创建 JWT 。如果这个项目使用版本号 >= 0.10.0 的 NodeJS 创建，那么还有一个叫做 engines 的属性。这对那些像 HeroKu 的 PaaS 服务很有用。我们也会在另外一节中包含那个话题。
var mongoose = require(‘mongoose‘); var Schema = mongoose.Scema; var UserSchema = new Schema({ email: String, password: String, token: String }); module.exports = mongoose.model(‘User‘, UserSchema);
上面提到我们可以通过使用用户的 payload 模型生成一个 token。这个模型帮助我们处理用户在 MongoDB 上的请求。在User.js，user-schema 被定义并且 User 模型通过使用 mogoose 模型被创建。这个模型提供了数据库操作。
我们的依赖和 user 模型被定义好，现在我们把那些构想成一个服务用于处理特定的请求。
// Required Modules var express = require("express"); var morgan = require("morgan"); var bodyParser = require("body-parser"); var jwt = require("jsonwebtoken"); var mongoose = require("mongoose"); var app = express();
在 NodeJS 中，你可以使用 require 包含一个模块到你的项目中。第一步，我们需要把必要的模块引入到项目中：
var port = process.env.PORT || 3001;
var User = require(‘./models/User‘);
// Connect to DB
mongoose.connect(process.env.MONGO_URL);
服务层通过一个指定的端口提供服务。如果没有在环境变量中指定端口，你可以使用那个，或者我们定义的 3001 端口。然后，User 模型被包含，并且数据库连接被建立用来处理一些用户操作。不要忘记定义一个 MONGO_URL 环境变量，用于数据库连接 URL。
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));
app.use(bodyParser.json());
app.use(morgan("dev"));
app.use(function(req, res, next) {
res.setHeader(‘Access-Control-Allow-Origin‘, ‘*‘);
res.setHeader(‘Access-Control-Allow-Methods‘, ‘GET, POST‘);
res.setHeader(‘Access-Control-Allow-Headers‘, ‘X-Requested-With,content-type, Authorization‘);
next();
});
上一节中，我们已经做了一些配置用于在 NodeJS 中使用 Express 模拟一个 HTTP 请求。我们允许来自不同域名的请求，目的是建立一个独立的客户端系统。如果你没这么做，可能会触发浏览器的 CORS（跨域请求共享）错误。
Access-Control-Allow-Origin 允许所有的域名。
app.post(‘/authenticate‘, function(req, res) {
User.findOne({email: req.body.email, password: req.body.password}, function(err, user) {
if (err) {
res.json({
type: false,
data: "Error occured: " + err
});
} else {
if (user) {
res.json({
type: true,
data: user,
token: user.token
});
} else {
res.json({
type: false,
data: "Incorrect email/password"
});
}
}
});
});
我们已经引入了所需的全部模块并且定义了配置文件，所以是时候来定义请求处理函数了。在上面的代码中，当你提供了用户名和密码向 /authenticate 发送一个 POST 请求时，你将会得到一个 JWT。首先，通过用户名和密码查询数据库。如果用户存在，用户数据将会和它的 token 一起返回。但是，如果没有用户名或者密码不正确，要怎么处理呢？
app.post(‘/signin‘, function(req, res) {
User.findOne({email: req.body.email, password: req.body.password}, function(err, user) {
if (err) {
res.json({
type: false,
data: "Error occured: " + err
});
} else {
if (user) {
res.json({
type: false,
data: "User already exists!"
});
} else {
var userModel = new User();
userModel.email = req.body.email;
userModel.password = req.body.password;
userModel.save(function(err, user) {
user.token = jwt.sign(user, process.env.JWT_SECRET);
user.save(function(err, user1) {
res.json({
type: true,
data: user1,
token: user1.token
});
});
})
}
}
});
});
当你使用用户名和密码向 /signin 发送 POST 请求时，一个新的用户会通过所请求的用户信息被创建。在 第 19 行，你可以看到一个新的 JSON 通过 jsonwebtoken 模块生成，然后赋值给 jwt 变量。认证部分已经完成。我们访问一个受限的后端服务器会怎么样呢？我们又要如何访问那个后端服务器呢？
app.get(‘/me‘, ensureAuthorized, function(req, res) {
User.findOne({token: req.token}, function(err, user) {
if (err) {
res.json({
type: false,
data: "Error occured: " + err
});
} else {
res.json({
type: true,
data: user
});
}
});
});
当你向 /me 发送 GET 请求时，你将会得到当前用户的信息，但是为了继续请求后端服务器， ensureAuthorized 函数将会执行。
function ensureAuthorized(req, res, next) {
var bearerToken;
var bearerHeader = req.headers["authorization"];
if (typeof bearerHeader !== ‘undefined‘) {
var bearer = bearerHeader.split(" ");
bearerToken = bearer[1];
req.token = bearerToken;
next();
} else {
res.send(403);
}
}
在这个函数中，请求头部被拦截并且 authorization 头部被提取。如果头部中存在一个不记名 token，通过调用 next()函数，请求继续。如果 token 不存在，你会得到一个 403（Forbidden）返回。我们回到 /me 事件处理函数，并且使用req.token 获取这个 token 对应的用户数据。当你创建一个新的用户，会生成一个 token 并且存储到数据库的用户模型中。那些 token 都是唯一的。
这个简单的例子中已经有三个事件处理函数。然后，你将看到；
process.on(‘uncaughtException‘, function(err) {
console.log(err);
});
当程序出错时 NodeJS 应用可能会崩溃。添加上面的代码可以拯救它并且一个错误日志会打到控制台上。最终，我们可以使用下面的代码片段启动服务。
// Start Server
app.listen(port, function () {
console.log( "Express server listening on port " + port);
});
总结一下：
引入模块
我们已经完成了后端服务。到现在，应用已经可以被多个终端使用，你可以部署这个简单的应用到你的服务器上，或者部署在 Heroku。有一个叫做 Procfile 的文件在项目的根目录下。现在把服务部署到 Heroku。
你可以在这个 GitHub 库下载项目的后端代码。
我不会教你如何在 Heroku 如何创建一个应用；如果你还没有做过这个，你可以查阅这篇文章。创建完 Heroku 应用，你可以使用下面的命令为你的项目添加一个地址：
git remote add heroku <your_heroku_git_url>
现在，你已经克隆了这个项目并且添加了地址。在 git add 和 git commit 后，你可以使用 git push heroku master 命令将你的代码推到 Heroku。当你成功将项目推送到仓库，Heroku 会自动执行 npm install 命令将依赖文件下载到 Heroku 的 temp 文件夹。然后，它会启动你的应用，因此你就可以使用 HTTP 协议访问这个服务。
在前端项目中，将会使用 AngularJS。在这里，我只会提到前端项目中的主要内容，因为 AngularJS 的相关知识不会包括在这个教程里。
你可以在这个 GitHub 库下载源码。在这个项目中，你会看下下面的文件结构：
ngStorage.js 是一个用于操作本地存储的 AngularJS 类库。此外，有一个全局的 layout 文件 index.html 并且在 partials 文件夹里还有一些用于扩展全局 layout 的部分。 controllers.js 用于在前端定义我们 controller 的 action。 services.js 用于向我们在上一个项目中提到的服务发送请求。还有一个 app.js 文件，它里面有配置文件和模块引入。最后，client.js 用于服务静态 HTML 文件（或者仅仅 index.html，在这里例子中）；当你没有使用 Apache 或者任何其他的 web 服务器时，它可以为静态的 HTML 文件提供服务。
...
<script src="//cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jquery/2.1.1/jquery.min.js"></script>
<script src="//maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.2.0/js/bootstrap.min.js"></script>
<script src="//cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/angular.js/1.2.20/angular.min.js"></script>
<script src="//cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/angular.js/1.2.20/angular-route.min.js"></script>
<script src="/lib/ngStorage.js"></script>
<script src="/lib/loading-bar.js"></script>
<script src="/scripts/app.js"></script>
<script src="/scripts/controllers.js"></script>
<script src="/scripts/services.js"></script>
</body>
在全局的 layout 文件中，AngularJS 所需的全部 JavaScript 文件都被包含，包括自定义的控制器，服务和应用文件。
‘use strict‘;
/* Controllers */
angular.module(‘angularRestfulAuth‘)
.controller(‘HomeCtrl‘, [‘$rootScope‘, ‘$scope‘, ‘$location‘, ‘$localStorage‘, ‘Main‘, function($rootScope, $scope, $location, $localStorage, Main) {
$scope.signin = function() {
var formData = {
email: $scope.email,
password: $scope.password
}
Main.signin(formData, function(res) {
if (res.type == false) {
alert(res.data)
} else {
$localStorage.token = res.data.token;
window.location = "/";
}
}, function() {
$rootScope.error = ‘Failed to signin‘;
})
};
$scope.signup = function() {
var formData = {
email: $scope.email,
password: $scope.password
}
Main.save(formData, function(res) {
if (res.type == false) {
alert(res.data)
} else {
$localStorage.token = res.data.token;
window.location = "/"
}
}, function() {
$rootScope.error = ‘Failed to signup‘;
})
};
$scope.me = function() {
Main.me(function(res) {
$scope.myDetails = res;
}, function() {
$rootScope.error = ‘Failed to fetch details‘;
})
};
$scope.logout = function() {
Main.logout(function