使用JSON Web Token实现Express.js API接口签名认证

# 1. 理解JSON Web Token (JWT) 签名认证

JSON Web Token (JWT) 是一种用于在网络应用间安全传递信息的开放标准（RFC7519）。本章将介绍JWT的基本概念、工作原理以及在Web开发中的优点和用途。

## 1.1 什么是JSON Web Token (JWT)

在这一部分，我们将详细介绍JWT的结构和组成部分，以及它的基本工作原理。我们将探讨JWT是如何被创建和使用的，以便于加深对JWT的理解。

## 1.2 JWT 的工作原理

这部分将解释JWT是如何通过基于JSON的结构来安全传递信息的。我们将讨论JWT的编码、签名和验证过程，以及它是如何被设计用来在网络应用之间传递声明的。

## 1.3 JWT 的优点和用途

在这一小节，我们将探讨JWT相比传统的session-based认证的优点，并说明在Web开发中使用JWT的常见场景和实际用途。

# 2. 搭建Express.js API接口

Express.js 是一个流行的 Node.js Web 应用程序框架，可以帮助我们快速搭建 API 接口。在这一章节中，我们将学习如何在 Express.js 中创建简单的 API 接口，并设置路由和中间件来处理请求。让我们开始吧！

### 2.1 使用Express.js框架搭建简单的API接口

首先，确保你已经安装了 Node.js 环境和 Express.js 框架。如果尚未安装，可以通过以下命令安装 Express.js：

$ npm install express

接着，创建一个新的 Express 项目，并在项目目录下创建一个 `app.js` 文件作为主应用程序文件。在 `app.js` 中，引入 Express 模块并创建一个 Express 应用实例：

const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Welcome to our API!');
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server is running on http://localhost:${port}`);
});

通过上面的代码，我们创建了一个简单的 Express 应用，当访问根路由时将返回 `Welcome to our API!`。

### 2.2 设置路由和中间件

在 Express 中，路由用于定义应用程序如何响应特定端点的客户端请求。中间件则可以在请求到达路由处理程序之前对请求进行处理。我们可以使用如下方式设置路由和中间件：

// Middleware - 日志记录
app.use((req, res, next) => {
  console.log(`${new Date().toISOString()} - ${req.method} ${req.url}`);
  next();
});

// Router - 用户相关路由
app.get('/users', (req, res) => {
  res.send('List of users');
});

app.post('/users', (req, res) => {
  res.send('Create a new user');
});

在上述代码中，我们实现了一个简单的日志记录中间件和用户相关的路由，包括获取用户列表和创建新用户的功能。

通过以上步骤，我们成功搭建了一个基于 Express.js 的简单 API 接口，并设置了路由和中间件来处理请求。在接下来的章节中，我们将学习如何实现 JWT 认证功能以保护我们的 API。

# 3. 实现JWT认证功能

JSON Web Token（JWT）是一种轻量级的认证方式，能够帮助我们在客户端和服务端之间安全地传递信息。在本章中，我们将详细介绍如何在Express.js应用程序中实现JWT认证功能。

#### 3.1 安装并配置jsonwebtoken库

首先，我们需要安装jsonwebtoken库，用于生成和验证JWT Token。可以使用npm或者yarn来进行安装：

对于npm：

npm install jsonwebtoken

对于yarn：

yarn add jsonwebtoken

安装完成后，我们需要在应用程序中引入jsonwebtoken模块：

const jwt = require('jsonwebtoken');

#### 3.2 创建JWT认证中间件

接下来，我们将创建一个用于JWT认证的中间件函数。这个中间件函数将在需要认证的路由上使用。

const verifyToken = (req, res, next) => {
    const token = req.headers['auth-token'];

    if (!token) {
        return res.status(401).j