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2019-05-23 做前后端分离项目前必须要知道的事

作者:jcmp      发布时间:2021-05-14      浏览量:0
从目前应用软件开发的发展趋势来看

从目前应用软件开发的发展趋势来看

传统的开发模式

前后端分离前我们的开发协作模式一般是这样的:

前端写好静态的HTML页面交付给后端开发。静态页面可以本地开发,也无需考虑业务逻辑只需要实现View即可。

后端使用模板引擎去套模板,当年使用最广泛的就是jsp,freemarker等等,同时内嵌一些后端提供的模板变量和一些逻辑操作。

然后前后端集成对接,遇到问题,前台返工,后台返工。

然后在集成,直至集成成功。

这种模式的问题:

在前端调试的时候要安装完整的一套后端开发工具,要把后端程序完全启动起来。遇到问题需要后端开发来帮忙调试。我们发现前后端严重耦合,还要要求后端人员会一些HTML,JS等前端语言。前端页面里还嵌入了很多后端的代码。一旦后端换了一种语言开发,简直就要重做。

像这种增加了大量的沟通成本,调试成本等,而且前后端的开发进度相互影响,从而大大降低了开发效率。

前后端分离

前后端分离并不只是开发模式,而是web应用的一种架构模式。在开发阶段,前后端工程师约定好数据交互接口,实现并行开发和测试;在运行阶段前后端分离模式需要对web应用进行分离部署,前后端之前使用HTTP或者其他协议进行交互请求。

1. 客户端和服务端采用RESTFul API的交互方式进行交互

2. 前后端代码库分离

在传统架构模式中,前后端代码存放于同一个代码库中,甚至是同一工程目录下。页面中还夹杂着后端代码。前后端工程师进行开发时,都必须把整个项目导入到开发工具中。

前后端代码库分离,前端代码中有可以进行Mock测试(通过构造虚拟测试对 象以简化测试环境的方法)的伪后端,能支持前端的独立开发和测试。而后端代码中除了功能实现外,还有着详细的测试用例,以保证API的可用性,降低集成风险。

3. 并行开发

在开发期间前后端共同商定好数据接口的交互形式和数据格式。然后实现前后端的并行开发,其中前端工程师在开发完成之后可以独自进行mock测试,而后端也可以使用Postman等接口测试软件进行接口自测,然后前后端一起进行功能联调并校验格式,最终进行自动化测试。

分离后,开发模式是这样的:

前后端分离架构后的优点:

为优质产品打造精益团队

通过将开发团队前后端分离化,让前后端工程师只需要专注于前端或后端的开发工作,是的前后端工程师实现自治,培养其独特的技术特性,然后构建出一个全栈式的精益开发团队。

提升开发效率

前后端分离以后,可以实现前后端代码的解耦,只要前后端沟通约定好应用所需接口以及接口参数,便可以开始并行开发,无需等待对方的开发工作结束。与此同时,即使需求发生变更,只要接口与数据格式不变,后端开发人员就不需要修改代码,只要前端进行变动即可。如此一来整个应用的开发效率必然会有质的提升。

完美应对复杂多变的前端需求

如果开发团队能完成前后端分离的转型,打造优秀的前后端团队,开发独立化,让开发人员做到专注专精,开发能力必然会有所提升,能够完美应对各种复杂多变的前端需求。

增强代码可维护性

前后端分离后,应用的代码不再是前后端混合,只有在运行期才会有调用依赖关系。应用代码将会变得整洁清晰,不论是代码阅读还是代码维护都会比以前轻松。

使用了前后端分离架构后,除了开发模式的变更,我们在开发的过程中还会遇到哪些问题呢?我们接着往下看。

用户认证:

我们先来看看传统开发,我们是如何进行用户认证的:

前端登录,后端根据用户信息生成一个jsessionid,并保存这个 jsessionid 和对应的用户id到Session中,接着把 jsessionid 传给用户,存入浏览器 cookie,之后浏览器请求带上这个cookie,后端根据这个cookie值来查询用户,验证是否过期。

HTTP有一个特性:无状态的,就是前后两个HTTP事务它们并不知道对方的信息。而为了维护会话信息或用户信息,一般可用Cookie和Session技术缓存信息。

但这样做问题就很多,如果我们的页面出现了 XSS 漏洞,由于 cookie 可以被 JavaScript 读取,XSS 漏洞会导致用户 token 泄露,而作为后端识别用户的标识,cookie 的泄露意味着用户信息不再安全。尽管我们通过转义输出内容,使用 CDN 等可以尽量避免 XSS 注入,但谁也不能保证在大型的项目中不会出现这个问题。

在设置 cookie 的时候,其实你还可以设置 httpOnly 以及 secure 项。设置 httpOnly 后 cookie 将不能被 JS 读取,浏览器会自动的把它加在请求的 header 当中,设置 secure 的话,cookie 就只允许通过 HTTPS 传输。secure 选项可以过滤掉一些使用 HTTP 协议的 XSS 注入,但并不能完全阻止。

httpOnly 选项使得 JS 不能读取到 cookie,那么 XSS 注入的问题也基本不用担心了。但设置 httpOnly 就带来了另一个问题,就是很容易的被 XSRF,即跨站请求伪造。当你浏览器开着这个页面的时候,另一个页面可以很容易的跨站请求这个页面的内容。因为 cookie 默认被发了出去。

解决方案

JWT(Json Web Token)

JWT 是一个开放标准(RFC 7519),它定义了一种用于简洁,自包含的用于通信双方之间以 JSON 对象的形式安全传递信息的方法。该信息可以被验证和信任,因为它是数字签名的。JWTS可以使用秘密(使用HMAC算法)或公钥/私钥对使用RSA或ECDSA来签名。

JWT 组成

JWT由3个子字符串组成,分别为Header,Payload以及Signature,结合JWT的格式即:Header.Payload.Signature。(Claim是描述Json的信息的一个Json,将Claim转码之后生成Payload)。

**Header **

Header是由下面这个格式的Json通过Base64编码(编码不是加密,是可以通过反编码的方式获取到这个原来的Json,所以JWT中存放的一般是不敏感的信息)生成的字符串,Header中存放的内容是说明编码对象是一个JWT以及使用“SHA-256”的算法进行加密(加密用于生成Signature)

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

Payload

Payload是通过Claim进行Base64转码之后生成的一串字符串,Claim是一个Json,Claim中存放的内容是JWT自身的标准属性,所有的标准属性都是可选的,可以自行添加,比如:JWT的签发者、JWT的接收者、JWT的持续时间等;同时Claim中也可以存放一些自定义的属性,这个自定义的属性就是在用户认证中用于标明用户身份的一个属性,比如用户存放在数据库中的id,为了安全起见,一般不会将用户名及密码这类敏感的信息存放在Claim中。将Claim通过Base64转码之后生成的一串字符串称作 Payload

{    "iss":"Issuer —— 用于说明该JWT是由谁签发的",    "sub":"Subject —— 用于说明该JWT面向的对象",    "aud":"Audience —— 用于说明该JWT发送给的用户",    "exp":"Expiration Time —— 数字类型,说明该JWT过期的时间",    "nbf":"Not Before —— 数字类型,说明在该时间之前JWT不能被接受与处理",    "iat":"Issued At —— 数字类型,说明该JWT何时被签发",    "jti":"JWT ID —— 说明标明JWT的唯一ID",    "user-definde1":"自定义属性举例",    "user-definde2":"自定义属性举例"}

Signature

Signature是由Header和Payload组合而成,将Header和Claim这两个Json分别使用Base64方式进行编码,生成字符串Header和Payload,然后将Header和Payload以Header.Payload的格式组合在一起形成一个字符串,然后使用上面定义好的加密算法和一个密匙(这个密匙存放在服务器上,用于进行验证)对这个字符串进行加密,形成一个新的字符串,这个字符串就是 Signature

签名的目的: 最后一步签名的过程,实际上是对头部以及负载内容进行签名,防止内容被窜改。如果有人对头部以及负载的内容解码之后进行修改,再进行编码,最后加上之前的签名组合形成新的JWT的话,那么服务器端会判断出新的头部和负载形成的签名和JWT附带上的签名是不一样的。如果要对新的头部和负载进行签名,在不知道服务器加密时用的密钥的话,得出来的签名也是不一样的。

三个部分通过.连接在一起就是我们的 JWT 了:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZCI6IjU3ZmVmMTY0ZTU0YWY2NGZmYzUzZGJkNSIsInhzcmYiOiI0ZWE1YzUwOGE2NTY2ZTc2MjQwNTQzZjhmZWIwNmZkNDU3Nzc3YmUzOTU0OWM0MDE2NDM2YWZkYTY1ZDIzMzBlIiwiaWF0IjoxNDc2NDI3OTMzfQ.PA3QjeyZSUh7H0GfE0vJaKW4LjKJuC3dVLQiY4hii8s

JWT认证

服务器在生成一个JWT之后会将这个token发送到客户端机器,在客户端再次访问受到JWT保护的资源URL链接的时候,服务器会获取到这个token信息,首先将Header进行反编码获取到加密的算法,在通过存放在服务器上的密匙对Header.Payload 这个字符串进行加密,比对token中的Signature和实际加密出来的结果是否一致,如果一致那么说明该token是合法有效的,认证成功,否则认证失败。

JWT使用总结

1. 首先,前端通过Web表单将自己的用户名和密码发送到后端的接口。这一过程一般是一个HTTP POST请求。建议的方式是通过SSL加密的传输(https协议),从而避免敏感信息被嗅探。

2. 后端核对用户名和密码成功后,将用户的id等其他信息作为JWT Payload(负载),将其与头部分别进行Base64编码拼接后签名,形成一个JWT。形成的JWT就是一个形同lll.zzz.xxx的字符串。

3. 后端将JWT字符串作为登录成功的返回结果返回给前端。前端可以将返回的结果保存在Cookie或localStorage或sessionStorage上,退出登录时前端删除保存的JWT即可。

4. 前端在每次请求时将JWT放入HTTP Header中的Authorization位。(解决XSS和XSRF问题)

5. 后端检查是否存在,如存在验证JWT的有效性。例如,检查签名是否正确;检查Token是否过期;检查Token的接收方是否是自己(可选)。

6. 验证通过后后端使用JWT中包含的用户信息进行其他逻辑操作,返回相应结果。

JWT和Session方式存储id的差异

Session方式存储用户id的最大弊病在于Session是存储在服务器端的,所以需要占用大量服务器内存,对于较大型应用而言可能还要保存许多的状态。一般而言,大型应用还需要借助一些KV数据库和一系列缓存机制来实现Session的存储。

而JWT方式将用户状态分散到了客户端中,可以明显减轻服务端的内存压力。除了用户id之外,还可以存储其他的和用户相关的信息,例如该用户是否是管理员、用户所在的分组等。虽说JWT方式让服务器有一些计算压力(例如加密、编码和解码),但是这些压力相比磁盘存储而言可能就不算什么了。

单点登录

Session方式来存储用户id,一开始用户的Session只会存储在一台服务器上。对于有多个子域名的站点,每个子域名至少会对应一台不同的服务器,例如:

www.taobao.com nv.taobao.com nz.taobao.com login.taobao.com 。所以如果要实现在 login.taobao.com 登录后,在其他的子域名下依然可以取到Session,这要求我们在多台服务器上同步Session。使用JWT的方式则没有这个问题的存在,因为用户的状态已经被传送到了客户端。

跨域问题

当客户端和服务端分开部署到不同服务器的时候,就会遇到跨域访问的问题,是由浏览器同源策略限制的一类请求场景。

跨域解决方案--终极版 ,这篇文章讲了大概9种解决跨域问题,但是我推荐使用Nginx反向代理的方案:

反向代理

代理访问其实在实际应用中有很多场景,在跨域中应用的原理做法为:通过反向代理服务器监听同端口,同域名的访问,不同路径映射到不同的地址,比如,在nginx服务器中,监听同一个域名和端口,不同路径转发到客户端和服务器,把不同端口和域名的限制通过反向代理,来解决跨域的问题:

server {    listen      80;    server_name  domain.com;    #charset koi8-r;    #access_log  logs/host.access.log  main;    location /client { #访问客户端路径        proxy_pass http://localhost:81;        proxy_redirect default;    }    location /apis { #访问服务器路径        rewrite  ^/apis/(.*)$ /$1 break;        proxy_pass  http://localhost:82;    }}