前端开发中常用的鉴权方式详解与应用场景分析

在探讨前端常用的鉴权方式之前，我们先来明晰几个关键概念：认证、授权、鉴权以及权限控制，搞清楚它们之间的关系，能帮助我们更好地理解后续内容。

认证（Identification），是依据声明者独有的识别信息来确认其身份。就好比我们需要用身份证来证明“我就是我”。常见的认证技术涵盖用户的生物学特征，如指纹、语音、眼睛虹膜，还有用户的大数据识别等。

授权（Authorization），在信息安全领域指资源所有者委派执行者，并赋予执行者特定范围的资源操作权限。在现实生活中，像银行卡（由银行派发）、门禁卡（由物业管理处派发）、钥匙（由房东派发），这些都是授权的体现；在互联网领域，web服务器的session机制、web浏览器的cookie机制、颁发授权令牌（token）等，均属于授权机制。

鉴权（Authentication），在信息安全领域，是对声明者所声明的身份权利的真实性进行鉴别确认。从授权的角度出发，更容易理解鉴权，授权和鉴权是上下游匹配的关系，先有授权，才有鉴权。在现实生活里，门禁卡需要通过门禁卡识别器验证，银行卡需要通过银行卡识别器验证；在互联网领域，则是校验session/cookie/token的合法性与有效性。鉴权起着承上启下的作用，它接收授权的输出，校验其真实性后获取权限（permission），为下一步的权限控制做准备。

权限控制（Access/Permission Control），是将可执行的操作定义为权限列表，然后判断操作是否被允许或禁止。可以从权限和控制两方面来理解，权限是抽象的逻辑概念，控制是具体的实现方式。例如在现实生活中，有的门禁卡拥有开公司所有门的权限，有的门禁卡因具备管理员角色权限，所以能开公司所有的门；在互联网领域，通过web后端服务控制接口访问，决定是否允许访问请求。

认证、授权、鉴权和权限控制这四个环节，通常是前后依次发生、呈上下游关系的。不过，在某些场景下它们也会同时出现。比如使用门禁卡开门，认证、授权、鉴权、权限控制四个环节瞬间同时完成；用户登录网站时，在使用用户名和密码登录的那一刻，认证和授权一同完成，而鉴权和权限控制则在后续的请求访问中，如选购物品或支付时发生。

接下来，我们详细探讨前端常用的鉴权方式。

HTTP基本鉴权

在HTTP中，基本认证方案（Basic Access Authentication）允许客户端（一般指网页浏览器）在请求时，通过用户提供用户名和密码的方式来验证用户身份。不过，如今几乎所有的线上网站都不会采用该认证方案，了解即可。

认证流程图及步骤解析：

1. 客户端（如浏览器）向服务器请求受限的列表数据或资源，例如：

GET /list/ HTTP/1.1 
Host: www.baidu.com 
Authorization: Basic aHR0cHdhdGNoOmY=

1. 服务器告知客户端该资源在安全区（如baidu.com）内，属于受限资源，需要进行基本认证，并向客户端返回401状态码（Unauthorized未被授权的），同时附带一个认证域“www - Authenticate: Basic realm = ”baidu.com””要求进行身份验证，其中“Basic”是验证模式，“realm = "baidu.com"”表明客户端需输入该安全域的用户名和密码，而非其他域的，如下所示：

HTTP/1.1 401 Unauthorized 
www - Authenticate: Basic realm = "baidu.com"

1. 客户端收到要求后，若为浏览器，会自动弹出一个弹窗让用户输入用户名和密码。输入完毕后，客户端将用户名及密码以Base64加密方式发送给服务器，传送格式如下（其中Basic内容为：用户名:密码的ase64形式）：

GET /list/ HTTP/1.1 
Authorization: Basic Ksid2FuZzp3YW5n==

1. 服务器校验“Authorization”字段中的用户名和密码，若正确，则返回客户端所需资源：

HTTP/1.1 OK...

优点：该方式较为简单，且基本所有流行的浏览器都支持。

缺点：

• 不安全：基于HTTP传输，数据几乎是裸奔的。虽使用Base64编码，但很容易被解码。即便认证内容无法解码为原始用户名和密码，恶意用户获取认证内容后，也可利用其不断向服务器发起请求，即重放攻击。
• 无法主动注销：HTTP协议未提供清除浏览器中Basic认证信息的机制，除非关闭标签页或浏览器、清除历史记录。

使用场景：适用于内部网络，或者对安全要求不高的网络。

Session - Cookie鉴权

Session - Cookie认证利用服务端的Session（会话）和浏览器（客户端）的Cookie来实现前后端通信认证。在理解这种方式前，我们先简单了解一下Cookie和Session。

HTTP是无状态协议，对于事务处理没有记忆能力，每次客户端和服务端会话完成时，服务端不会保存任何会话信息。为了让服务器区分不同的客户端，就需要主动维护一个状态，这个状态用于告知服务端前后两个请求是否来自同一浏览器，而这个状态可以通过Cookie来实现。Cookie是由服务器生成，发送给浏览器并存储在浏览器中的一小段数据，下次浏览器向同一服务器发送请求时，会自动带上该Cookie。

Session则是服务器端为每个客户端会话创建的一个对象，用于存储与该客户端相关的信息。可以说Session本质上也是一种特殊的Cookie，只不过它是包含会话ID的Cookie。

鉴权步骤如下：

1. 用户在浏览器将用户凭证（如通过表单提交的账号密码）发送到服务器。
2. 服务器认证通过后，在服务器内部存储一个包含有效期的会话ID，同时把该会话ID包装成Cookie发送给浏览器。
3. 浏览器存储该Session，并且每次请求网站时都会携带该Session。
4. 服务器收到请求后，能成功匹配发来的Session会话ID，则表示认证成功。

优点：

• 广泛支持：几乎所有的浏览器都支持Cookie和Session机制，兼容性好。
• 简单易用：实现相对简单，对于一些小型应用或者对安全性要求不是特别高的场景，是一种较为常用的鉴权方式。

缺点：

• 易受CSRF攻击：基于cookie的一种跨站伪造攻击。因为基于cookie来识别用户，用户本身携带cookie值，一旦cookie被截获，用户就容易被伪造身份进行非法操作。
• 跨域问题：Cookie的发送由浏览器自动管理，浏览器和服务器规定了一系列对Cookie发送的限制，使得Cookie在跨域使用时非常麻烦。例如SameSite属性默认限制跨站点发送；Domain和Path绑定到特定域名和路径；Secure和HttpOnly受协议和客户端行为影响。

使用场景：适用于同域下的Web应用，对安全性要求不是极高，且不需要频繁进行跨域操作的场景。

Token验证

Token是用户身份的一种验证方式，通常被称为“令牌”。当用户首次登录后，服务器生成一个Token并返回给客户端，此后客户端每次请求数据时，只需带上这个Token，无需再次携带用户名和密码。

最简单的Token组成包含：

• uid：用户唯一的身份标识。
• time：当前时间的时间戳，可用于验证Token的时效性。
• sign：签名，由Token的前几位 + 盐以哈希算法压缩成一定长度的十六进制字符串，用于防止恶意第三方拼接Token请求服务器。

也可以把一些不变的参数放进Token，减少查库次数。

验证流程如下：

1. 客户端使用用户名跟密码请求登录。
2. 服务端收到请求，验证用户名与密码。
3. 验证成功后，服务端签发一个Token，并发送给客户端。
4. 客户端收到Token后，可将其存储起来，比如放在Cookie里或者Local Storage里。
5. 客户端每次向服务端请求资源时，需带上服务端签发的Token。
6. 服务端收到请求后，验证客户端请求中携带的Token。若验证成功，返回客户端请求的数据。

优点：

• 无状态：服务端无需保留用户的认证信息或者会话信息，基于Token认证机制的应用无需考虑用户在哪一台服务器登录，解决了Session扩展性的弊端。
• 时效性：相比session - cookie中固定不变的sessionid，Token可以在一段时间内动态改变，安全性更高。
• 可扩展性：服务端不保存Token信息，在分布式系统中，各个节点只需验证Token的真实性，具有更好的扩展性。

缺点：

• 占带宽：正常情况下Token比session_id更大，需要消耗更多流量，挤占更多带宽，不过在实际应用中，这种影响通常可忽略不计。
• 性能问题：相比于session - cookie，服务端验证Token需要花费更多时间和性能进行解密验证，可看作是一种“时间换空间”的方案。

使用场景：广泛应用于前后端分离架构、分布式系统以及对安全性和扩展性要求较高的应用中。例如，许多移动应用的后端服务采用Token鉴权，方便客户端在不同设备、不同网络环境下进行访问。

JWT（JSON Web Tokens）

JWT是一种特殊的Token，属于一种开放标准（RFC 7519），用于在网络应用中安全地传输信息。当服务器认证用户后，会生成一个JSON对象并发送给用户。之后，用户与服务器通信时，服务器完全依靠这个对象来认定用户身份。为防止用户篡改数据，服务器生成该对象时会加上签名。

JWT的数据结构：

JWT是一个很长的字符串，中间用点（.）分隔成三个部分，分别是Header（头部）、Payload（负载）、Signature（签名）。

• Header：是一个JSON对象，描述JWT的元数据。例如：

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

其中，alg属性表示签名的算法，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。头部的JSON对象会使用Base64URL算法转成字符串。

• Payload：也是一个JSON对象，用于存放实际需要传递的数据。同样，这个JSON对象也要使用Base64URL算法转成字符串。需要注意的是，JWT默认不加密，任何人都能读取，所以不要把敏感信息放在这个部分。
• Signature：是对前两部分的签名，用于防止数据篡改。签名的生成需要指定一个密钥（secret），然后使用Header里面指定的签名算法（默认是HMAC SHA256）。例如：

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

优点：

• 无状态：服务器无需保存任何session数据，变成无状态的，更容易实现扩展，在分布式系统中优势明显。
• 跨语言支持：由于JWT是基于JSON格式的，几乎所有的编程语言都能很好地支持和处理JSON，方便在不同语言开发的前后端之间传递和验证。

缺点：

• 不可控性：JWT一旦签发，就不再受服务端控制，因为它在服务端没有记录。这既是它最大的优点，也是最大的缺点，可能会导致一定的不可控性。例如，若JWT泄露，在其过期之前，恶意用户都可以使用它访问受保护资源。

使用场景：常用于前后端分离的Web应用、单页应用（SPA）以及移动应用的身份验证和授权场景，尤其是在分布式系统和微服务架构中，因其无状态和易于扩展的特性而备受青睐。

单点登录（SSO - Single Sign - On）

单点登录允许用户只需登录一次，即可访问所有相互信任的应用系统。通常，SSO需要一个独立的认证中心（passport），子系统的登录均通过passport完成，子系统本身不参与登录操作。当一个系统成功登录后，passport会颁发一个令牌给各个子系统，子系统可凭借该令牌获取各自的受保护资源。为减少频繁认证，各个子系统在被passport授权后，会建立一个局部会话，在一定时间内无需再次向passport发起认证。

实现流程示例：

1. 用户访问子系统A，A系统检测到用户未登录，重定向用户到认证中心（passport）。
2. 用户在认证中心输入用户名和密码进行登录。
3. 认证中心验证用户信息成功后，生成一个SSO - Token（或Ticket），并将其返回给子系统A，同时为用户在认证中心建立全局会话。
4. 子系统A收到SSO - Token后，存储该Token，并建立局部会话，同时将用户重定向回原本请求的页面。
5. 当用户访问另一个子系统B时，B系统检测到用户未登录，同样重定向用户到认证中心。
6. 认证中心检测到用户已登录，且持有有效的SSO - Token，直接将该Token发送给子系统B。
7. 子系统B收到Token后，验证其有效性，若有效，则建立局部会话，允许用户访问。

优点：

• 提升用户体验：用户无需在多个应用系统中重复登录，大大提高了使用效率和便捷性。
• 集中管理：认证中心统一管理用户的登录信息，便于进行用户身份验证和权限管理，降低了管理成本。

缺点：

• 复杂度增加：需要搭建和维护独立的认证中心，涉及多个系统之间的协作和交互，系统架构变得更加复杂。
• 安全风险：一旦认证中心出现安全问题，如被攻击导致用户信息泄露，将会影响到所有依赖该认证中心的子系统。

使用场景：适用于企业内部多个相互关联的应用系统之间，或者大型互联网平台下的多个子业务系统之间，实现统一的用户登录和权限管理，提升用户体验和管理效率。例如，大型企业的办公系统，员工通过一次登录即可访问邮件系统、OA系统、文件管理系统等多个内部应用。

OAuth（开放授权）

OAuth是目前最流行的授权机制，主要用于授权第三方应用获取用户数据。简单来说，OAuth就是一种授权机制，数据的所有者告知系统，同意授权第三方应用进入系统获取相关数据，系统会生成一个短期的进入令牌（token），第三方应用使用该令牌代替密码进行访问。

令牌与密码的差异：

• 有效期：令牌是短期的，到期会自动失效，用户无法自行修改；而密码一般长期有效，除非用户主动修改。
• 可撤销性：令牌可以被数据所有者随时撤销，撤销后立即失效；密码一般不允许被他人撤销。
• 权限范围：令牌有权限范围（scope），例如只能访问特定的资源或执行特定的操作；而密码通常具有完全的访问权限。

OAuth 2.0的授权流程（以常见的授权码模式为例）：

1. 第三方应用（客户端）向资源所有者（用户）请求授权，并提供一个回调URL。
2. 资源所有者同意授权后，用户代理（通常是浏览器）将用户重定向到认证服务器。
3. 认证服务器验证用户身份后，向用户展示授权页面，询问用户是否同意第三方应用获取其资源。
4. 用户同意授权后，认证服务器生成一个授权码，并将用户重定向回第三方应用提供的回调URL，同时将授权码作为参数传递给第三方应用。
5. 第三方应用收到授权码后，使用该授权码向认证服务器请求访问令牌。在请求过程中，第三方应用需要提供自己的客户端ID和客户端密钥进行身份验证。
6. 认证服务器验证授权码和第三方应用的身份后，生成访问令牌（access token）和刷新令牌（refresh token），并将它们返回给第三方应用。
7. 第三方应用使用访问令牌访问资源服务器上的受保护资源。访问令牌的有效期通常较短，当访问令牌过期后，第三方应用可以使用刷新令牌向认证服务器请求新的访问令牌。

优点：

• 安全：通过令牌代替密码，减少了密码泄露的风险。同时，令牌具有有效期和权限范围限制，进一步增强了安全性。
• 方便第三方应用接入：对于第三方应用开发者来说，OAuth 2.0提供了一种标准的授权方式，简化了接入流程，降低了开发成本。

缺点：

• 流程复杂：OAuth 2.0的授权流程涉及多个步骤和多个角色之间的交互，相对较为复杂，理解和实现起来有一定难度。
• 依赖认证服务器：整个授权过程依赖于认证服务器的可靠性和安全性，如果认证服务器出现故障或被攻击，可能会影响第三方应用的正常使用。

使用场景：广泛应用于需要第三方应用接入的场景，如社交媒体平台允许第三方应用获取用户的部分信息（如头像、昵称等），以实现更丰富的功能。在互联网应用中，常见的“使用微信登录”“使用QQ登录”等功能，背后大多采用了OAuth 2.0授权机制。

应用实例：Vue项目中使用路由守卫实现前端鉴权

在前后端分离的项目中，前端需要对用户的访问进行鉴权，以确保用户只能访问其有权限访问的页面。以Vue项目为例，我们可以使用路由守卫来实现前端鉴权。

什么是路由守卫：

路由守卫（Route Guard）是Vue.js中vue - router提供的一种功能，用于在路由切换时执行特定的逻辑，以控制和管理路由的访问。它类似于现实生活中的门卫，负责检查用户是否有权限进入某个区域（在这里指的是路由对应的页面或组件）。路由守卫可以在路由导航的不同阶段被调用，包括全局守卫、路由独享守卫和组件内守卫，通过它们可以实现诸如登录验证、权限控制、页面跳转控制等功能。

实现前端鉴权的步骤：

1. **设置页面

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