一、生成Token算法
Token(令牌)生成是一种验证用户身份的方法，通常用于保证API接口的安全性。Token生成算法可以采用多种方式，其中JWT(Json Web Token)是广泛使用的一种。
二、Token生成
Token生成通常分为以下两个步骤：
1、生成一个含有必要信息的JSON对象，如用户id、用户名以及过期时间等。
{
"userId": "123456",
"username": "john",
"exp": 1627074891
}
2、将JSON对象进行签名，生成最终的Token字符串，如下所示：
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VySWQiOiIxMjM0NTYiLCJ1c2VybmFtZSI6ImpvaG4iLCJleHAiOjE2MjcwNzQ4OTF9.kSuq7xyQbUXZQNP3AnXlcZxTtCMVJHJGUJQjcBOpP8M
Token中包含了头部、载荷和签名三部分。其中，头部指定了签名算法，载荷包含了必要信息，签名通过头部和载荷计算而来。
三、生成算法的步骤是
1、将头部和载荷进行Base64编码，并将编码后的字符串用"."连接起来，形成一个未签名的Token字符串。
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VySWQiOiIxMjM0NTYiLCJ1c2VybmFtZSI6ImpvaG4iLCJleHAiOjE2MjcwNzQ4OTF9
2、使用密钥对未签名的Token字符串进行签名。签名算法可以采用HMAC-SHA256等。
HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)
3、将签名结果用"."连接到未签名的Token字符串后面，形成最终的Token字符串。
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VySWQiOiIxMjM0NTYiLCJ1c2VybmFtZSI6ImpvaG4iLCJleHAiOjE2MjcwNzQ4OTF9.kSuq7xyQbUXZQNP3AnXlcZxTtCMVJHJGUJQjcBOpP8M
四、服务端Token生成算法
服务端Token生成算法通常采用JWT。
在实现服务端Token生成算法时，需要定义Token的有效期、密钥以及加密方式等参数，如下所示：
const jwt = require('jsonwebtoken')
const secret = 'my_secret_key'
const expiresIn = '2h'
function generateToken(payload) {
const token = jwt.sign(payload, secret, { expiresIn })
return token
}
以上实现了一个简单的Token生成方法，通过传递payload参数即可生成Token字符串。
五、登录Token生成算法
登录Token生成算法是指在用户登录成功后，生成一个Token用于验证用户身份。
登录Token生成算法通常包含以下步骤：
1、验证用户身份，验证成功后生成一个JSON对象，包含用户id、用户名以及过期时间等信息。
const user = {
userId: '123456',
username: 'john',
exp: Math.floor(Date.now() / 1000) + (60 * 60)
}
2、将JSON对象转换成Token字符串，并返回给客户端。
const token = generateToken(user)
res.json({token})
六、随机数生成算法
随机数生成算法通常用于生成密钥、盐以及Token中的nonce等。
Node.js内置了crypto模块，提供了丰富的加密算法以及随机数生成方法，如下所示：
const crypto = require('crypto')
const secret = crypto.randomBytes(16).toString('hex')
以上代码使用了crypto.randomBytes方法生成了一个16字节的随机数，并将其转换成了hex字符串。
七、登录令牌Token生成算法
登录令牌Token生成算法可以用于生成用于用户身份验证的Token。
通常采用JWT方式实现，以服务端生成的令牌为例，其生成方法可如下：
const jwt = require('jsonwebtoken')
const secret = 'my_secret_key'
const expiresIn = '30d'
function generateLoginToken(user) {
const payload = {
subject: user.id,
iat: Math.floor(Date.now() / 1000),
exp: Math.floor(Date.now() / 1000) + (60 * 60 * 24 * 30),
alg: 'HS256'
}
const options = {
expiresIn: expiresIn
}
const token = jwt.sign(payload, secret, options)
return token
}
八、Token生成原理
Token生成原理是采用了JWT规范，由头部、载荷以及签名三部分构成，经过base64编码形成Token字符串。
其中，Payload中保存了用户信息、过期时间等数据，用于验证用户身份。
签名则是通过加密算法将头部和载荷计算出的签名值，用于保证Token在传输过程中不被篡改。
九、Token签名算法
Token签名算法通常采用HMAC-SHA256等加密算法，用于对Token进行加密。
const crypto = require('crypto')
function sign(payload, secret) {
const header = {
alg: 'HS256',
typ: 'JWT'
}
const encodingHeader = base64UrlEncode(JSON.stringify(header))
const encodingPayload = base64UrlEncode(JSON.stringify(payload))
const signature = crypto.createHmac('sha256', secret).update(encodingHeader + "." + encodingPayload).digest('base64')
return encodingHeader + '.' + encodingPayload + '.' + signature
}
以上代码演示了如何使用HMAC-SHA256算法对Token进行签名。
十、Token加密算法
Token加密算法通常采用AES等算法，用于保证Token在传输中的安全性。
const crypto = require('crypto')
function encrypt(text, secret) {
const iv = crypto.randomBytes(16)
const cipher = crypto.createCipheriv('aes-256-cbc', Buffer.from(secret), iv)
let encrypted = cipher.update(text)
encrypted = Buffer.concat([encrypted, cipher.final()])
return iv.toString('hex') + ':' + encrypted.toString('hex')
}
function decrypt(text, secret) {
const parts = text.split(':')
const iv = Buffer.from(parts[0], 'hex')
const encryptedText = Buffer.from(parts[1], 'hex')
const decipher = crypto.createDecipheriv('aes-256-cbc', Buffer.from(secret), iv)
let decrypted = decipher.update(encryptedText)
decrypted = Buffer.concat([decrypted, decipher.final()])
return decrypted.toString()
}
以上代码实现了AES加密算法的加密和解密方法。
