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web前後端分離示例

發布時間: 2023-08-23 19:02:45

A. 不懂前後端分離這篇就夠

前後端分離前我們的開發協作模式一般是這樣的:

前端寫好靜態的HTML頁面賀扮交付給後端開發。靜態頁面可以本地開發,也無需考慮業務邏輯只需要實現View即可。

後端使用模板引擎去套模板,同時內嵌一些後端提供的模板變數和一些邏輯操作。

然後前後端集成對接,遇到問題,前台返工,後台返工。

然後在集成,直至集成成功。

這種模式的問題

在前端調試的時候要安裝完整的一套後端開發工具,要把後端程序完全啟動起來。遇到問題需要後端開發來幫忙調試。我們發現前後端嚴重耦合,還要要求後端人員會一些HTML,JS等前端語言。前端頁面里還嵌入了很多後端的代碼。一旦後端換了一種語言開發,簡直就要重做。

像這種增加了大量的溝通成本,調試成本等,而且前後端的開發進度相互影響,從而大大降低了開發效率。

前後端分離並不只是開發模式,而是web應用的一種架構模式。在開發階段,前後端工程師約定好數據交互介面,實現並行開發和測試;在運行階段前後端分離模式需要對web應用進行分離部署,前後端之前使用HTTP或者其他協議進行交互請求。

1. 客戶端和服務端採用RESTFul API的交互方式進行交互

2. 前後端代碼庫分離

在傳統架構模式中,前後端代碼存放於同一個代碼庫中,甚至是同一工程目錄下。頁面中還夾雜著後端代碼。前後端工程師進行開發時,都必須把整個項目導入到開發工具中。

前後端代碼庫分離,前端代碼中有可以消蘆進行Mock測試(通過構造虛擬測試對 象以簡化測試環境的方法)的偽後端,能支持前端的獨立開發和測試。而後端代碼中除了功能實現外,還有著詳細的測試用例,以保證API的可用性,降低集成風險。

3. 並行開發

在開發期間前後端共同商定好數據介面的交互形式和數據格式。然後實現前後端的並行開發,其中前端工程師在開發完成之後可以獨自進行mock測試,而後端也可以使用Postman等介面測試軟體進行介面自測,然後前後端一起進行功能聯調並校驗格式,最終進行自動化測試。

分離後,開發模式是這樣的

為優質產品打造精益團隊

通過將開發團隊前後端分離化,讓前後端工程師只需要專注於前端或後端的開發工作,是的前後端工程師實現自治,培養其獨特的技術特性,然後構建出一個全棧式的精益開發團隊。

提升開發效率

前後端分離以後,可以實現前後端代碼的解耦,只要前後端溝通約定好應用所需介面以及介面參數,便可以開始並行開發,無需等待對方的開發工作結束。與此同時,即使需求發生變更,只要介面與數據格式不變,後端開發人員就不需要修改代碼,只要前端進行變動即可。如此一來整個應用的開發效率必然會有質的提升。

完美應對復雜多變的前端需求

如果開發團隊能完成前後端分離的轉型,打造優秀的前後端團隊,開發獨立化,讓開發人員做到專注專精,開發能力必然會有所提升,能夠完美應對各種復雜多變的前端需求。

增強代碼可維護性

前後端分離後,應用的代碼不再是前後端混合,只有在運行期才會有調用依賴關系。應用代碼將會變得整潔清晰,不論是代碼閱讀還是代碼維護都會比以前輕松。

使用了前後端分離架構後,除了開發模式的變更,我們在開發的過程中還會遇到哪些問題呢?我們接著往下看。

我們先來看看傳統開發,我們是如何進行用戶認證的

前端登錄,後端根據用戶信息生成一個jsessionid,並保存這個 jsessionid 和對應的用戶id到Session中,接著把 jsessionid 傳給用戶,存入瀏覽器 cookie,之後瀏覽器請求帶上這個cookie,後端根據這個cookie值來查詢用戶,驗證是否過期。

HTTP有一個特性:無狀態的,就是前後兩個HTTP事務它們並不知道對方的信息。而為了維護會話信息或用戶信息,一般可用Cookie和Session技術緩存信息。

- Cookie是存儲在客戶端的

- Session是存儲在服務端的

但這樣做問題就很多,拿拍帶如果我們的頁面出現了 XSS 漏洞,由於 cookie 可以被 JavaScript 讀取,XSS 漏洞會導致用戶 token 泄露,而作為後端識別用戶的標識,cookie 的泄露意味著用戶信息不再安全。盡管我們通過轉義輸出內容,使用 CDN 等可以盡量避免 XSS 注入,但誰也不能保證在大型的項目中不會出現這個問題。

在設置 cookie 的時候,其實你還可以設置 httpOnly 以及 secure 項。設置 httpOnly 後 cookie 將不能被 JS 讀取,瀏覽器會自動的把它加在請求的 header 當中,設置 secure 的話,cookie 就只允許通過 HTTPS 傳輸。secure 選項可以過濾掉一些使用 HTTP 協議的 XSS 注入,但並不能完全阻止。

httpOnly 選項使得 JS 不能讀取到 cookie,那麼 XSS 注入的問題也基本不用擔心了。但設置 httpOnly 就帶來了另一個問題,就是很容易的被 XSRF,即跨站請求偽造。當你瀏覽器開著這個頁面的時候,另一個頁面可以很容易的跨站請求這個頁面的內容。因為 cookie 默認被發了出去。

解決方案

JWT(Json Web Token)

JWT 是一個開放標准(RFC 7519),它定義了一種用於簡潔,自包含的用於通信雙方之間以 JSON 對象的形式安全傳遞信息的方法。該信息可以被驗證和信任,因為它是數字簽名的。JWTS可以使用秘密(使用HMAC演算法)或公鑰/私鑰對使用RSA或ECDSA來簽名。

- 簡潔(Compact):可以通過URL, POST 參數或者在 HTTP header 發送,因為數據量小,傳輸速度快。

- 自包含(Self-contained):負載中包含了所有用戶所需要的信息,避免了多次查詢資料庫

JWT 組成

JWT由3個子字元串組成,分別為Header,Payload以及Signature,結合JWT的格式即:Header.Payload.Signature。(Claim是描述Json的信息的一個Json,將Claim轉碼之後生成Payload)。

Header

Header是由下面這個格式的Json通過Base64編碼(編碼不是加密,是可以通過反編碼的方式獲取到這個原來的Json,所以JWT中存放的一般是不敏感的信息)生成的字元串,Header中存放的內容是說明編碼對象是一個JWT以及使用「SHA-256」的演算法進行加密(加密用於生成Signature)

- 頭部包含了兩部分,token 類型和採用的加密演算法

- Base64是一種編碼,也就是說,它是可以被翻譯回原來的樣子來的。它並不是一種加密過程。

Payload

Payload是通過Claim進行Base64轉碼之後生成的一串字元串,Claim是一個Json,Claim中存放的內容是JWT自身的標准屬性,所有的標准屬性都是可選的,可以自行添加,比如:JWT的簽發者、JWT的接收者、JWT的持續時間等;同時Claim中也可以存放一些自定義的屬性,這個自定義的屬性就是在用戶認證中用於標明用戶身份的一個屬性,比如用戶存放在資料庫中的id,為了安全起見,一般不會將用戶名及密碼這類敏感的信息存放在Claim中。將Claim通過Base64轉碼之後生成的一串字元串稱作 Payload

Signature

Signature是由Header和Payload組合而成,將Header和Claim這兩個Json分別使用Base64方式進行編碼,生成字元串Header和Payload,然後將Header和Payload以Header.Payload的格式組合在一起形成一個字元串,然後使用上面定義好的加密演算法和一個密匙(這個密匙存放在伺服器上,用於進行驗證)對這個字元串進行加密,形成一個新的字元串,這個字元串就是 Signature

簽名的目的: 最後一步簽名的過程,實際上是對頭部以及負載內容進行簽名,防止內容被竄改。如果有人對頭部以及負載的內容解碼之後進行修改,再進行編碼,最後加上之前的簽名組合形成新的JWT的話,那麼伺服器端會判斷出新的頭部和負載形成的簽名和JWT附帶上的簽名是不一樣的。如果要對新的頭部和負載進行簽名,在不知道伺服器加密時用的密鑰的話,得出來的簽名也是不一樣的。

三個部分通過.連接在一起就是我們的 JWT 了:

JWT認證

伺服器在生成一個JWT之後會將這個token發送到客戶端機器,在客戶端再次訪問受到JWT保護的資源URL鏈接的時候,伺服器會獲取到這個token信息,首先將Header進行反編碼獲取到加密的演算法,在通過存放在伺服器上的密匙對Header.Payload 這個字元串進行加密,比對token中的Signature和實際加密出來的結果是否一致,如果一致那麼說明該token是合法有效的,認證成功,否則認證失敗。

JWT使用總結

1. 首先,前端通過Web表單將自己的用戶名和密碼發送到後端的介面。這一過程一般是一個HTTP POST請求。建議的方式是通過SSL加密的傳輸(https協議),從而避免敏感信息被嗅探。

2. 後端核對用戶名和密碼成功後,將用戶的id等其他信息作為JWT Payload(負載),將其與頭部分別進行Base64編碼拼接後簽名,形成一個JWT。形成的JWT就是一個形同lll.zzz.xxx的字元串。

3. 後端將JWT字元串作為登錄成功的返回結果返回給前端。前端可以將返回的結果保存在Cookie或localStorage或sessionStorage上,退出登錄時前端刪除保存的JWT即可。

4. 前端在每次請求時將JWT放入HTTP Header中的Authorization位。(解決XSS和XSRF問題)

5. 後端檢查是否存在,如存在驗證JWT的有效性。例如,檢查簽名是否正確;檢查Token是否過期;檢查Token的接收方是否是自己(可選)。

6. 驗證通過後後端使用JWT中包含的用戶信息進行其他邏輯操作,返回相應結果。

JWT和Session方式存儲id的差異

Session方式存儲用戶id的最大弊病在於Session是存儲在伺服器端的,所以需要佔用大量伺服器內存,對於較大型應用而言可能還要保存許多的狀態。一般而言,大型應用還需要藉助一些KV資料庫和一系列緩存機制來實現Session的存儲。

而JWT方式將用戶狀態分散到了客戶端中,可以明顯減輕服務端的內存壓力。除了用戶id之外,還可以存儲其他的和用戶相關的信息,例如該用戶是否是管理員、用戶所在的分組等。雖說JWT方式讓伺服器有一些計算壓力(例如加密、編碼和解碼),但是這些壓力相比磁碟存儲而言可能就不算什麼了。

單點登錄

Session方式來存儲用戶id,一開始用戶的Session只會存儲在一台伺服器上。對於有多個子域名的站點,每個子域名至少會對應一台不同的伺服器,例如:

www.taobao.com,nv.taobao.com,nz.taobao.com,login.taobao.com。所以如果要實現在login.taobao.com登錄後,在其他的子域名下依然可以取到Session,這要求我們在多台伺服器上同步Session。使用JWT的方式則沒有這個問題的存在,因為用戶的狀態已經被傳送到了客戶端。

當客戶端和服務端分開部署到不同伺服器的時候,就會遇到跨域訪問的問題,是由瀏覽器同源策略限制的一類請求場景。

跨域解決方案有很多種,下面使用Nginx反向代理的方案

反向代理

代理訪問其實在實際應用中有很多場景,在跨域中應用的原理做法為:通過反向代理伺服器監聽同埠,同域名的訪問,不同路徑映射到不同的地址,比如,在nginx伺服器中,監聽同一個域名和埠,不同路徑轉發到客戶端和伺服器,把不同埠和域名的限制通過反向代理,來解決跨域的問題:

B. 基於Bottle 封裝一下自用web前後端分離開發框架(1):項目規劃

因起初開舉啟始自己入門web的時候,是由以前我們的大牛主管來引導,非常感謝他一直以來的指導。接下來的系列文章主要是自己再這幾天使用了flask之後,嘗試繼續使用Bottle封裝成類似的那種來處理。

基於Bottle做一個簡單後台許可權管理系統,自用
系統是基於 https://github.com/wuyouzhuguli/FEBS-Vue 的前端源碼上來做,後端就改成了我自己用bottle

關於環境安裝等問題,在此也不再重復的敘述,其實網上也有大把的教程。

因為後續我們的很多的項目都依賴一個公共的基礎庫,而且相關的開發都是基於自由的基礎庫上進行開發,所以我個人的洗好,則是把相關的一些基礎的放在同一個大項目文件夾下,這樣也方便後續的其他微服務開發。

因為我個人的喜歡,還是喜歡把一些獨立的東西放在獨立的包下去管理。可能劃分多也未必是好事,不過目前我基礎庫也不算是非常多,所有相關的包都是獨立的。

相關的包的解析如下:

因為每個項目都是獨立的,所以後續各自項目開發人員都負責自己的項目即可。相關基礎庫原則上,只需要新正亂如增相關其他方法,後續同步上不及時的問題,也不會因為某個人修改了基礎庫,導致某個項目異常等問題。

相關的包的解析如下:

因為個人喜歡問題,可能相關分包其實是有問題,過多的分包後期也陪薯許可能對管理來說可能會有點不好,不過,我個人喜歡的事一個獨立的包處理獨立的事,所以分包上,可能有點個人形式主義。