مصادقة TypeScript: أنماط أمان النوع JWT للتطبيقات العالمية

في عالم اليوم المترابط، يعتبر بناء تطبيقات عالمية آمنة وموثوقة أمرًا بالغ الأهمية. تلعب المصادقة، وهي عملية التحقق من هوية المستخدم، دورًا حاسمًا في حماية البيانات الحساسة وضمان الوصول المصرح به. أصبحت رموز JSON Web Tokens (JWTs) خيارًا شائعًا لتطبيق المصادقة نظرًا لبساطتها وقابليتها للنقل. عند دمجها مع نظام النوع القوي في TypeScript، يمكن جعل مصادقة JWT أكثر قوة وقابلية للصيانة، خاصة بالنسبة للمشاريع الدولية واسعة النطاق.

لماذا تستخدم TypeScript لمصادقة JWT؟

توفر TypeScript العديد من المزايا عند بناء أنظمة المصادقة:

• أمان النوع: يساعد الكتابة الثابتة في TypeScript على اكتشاف الأخطاء مبكرًا في عملية التطوير، مما يقلل من خطر المفاجآت في وقت التشغيل. هذا أمر بالغ الأهمية للمكونات الحساسة للأمان مثل المصادقة.
• تحسين قابلية صيانة التعليمات البرمجية: توفر الأنواع عقودًا ووثائق واضحة، مما يجعل من السهل فهم التعليمات البرمجية وتعديلها وإعادة هيكلتها، خاصة في التطبيقات العالمية المعقدة حيث قد يشارك العديد من المطورين.
• تحسين إكمال التعليمات البرمجية والأدوات: توفر بيئات التطوير المتكاملة (IDEs) المدركة لـ TypeScript إكمالًا أفضل للتعليمات البرمجية والتنقل وأدوات إعادة الهيكلة، مما يعزز إنتاجية المطور.
• تقليل التعليمات البرمجية القياسية: يمكن أن تساعد ميزات مثل الواجهات والأنواع العامة في تقليل التعليمات البرمجية القياسية وتحسين إعادة استخدام التعليمات البرمجية.

فهم JWTs

JWT هي وسيلة مدمجة وآمنة على عنوان URL لتمثيل المطالبات التي سيتم نقلها بين طرفين. وهي تتكون من ثلاثة أجزاء:

1. الرأس: يحدد الخوارزمية ونوع الرمز المميز.
2. الحمولة: تحتوي على مطالبات، مثل معرف المستخدم والأدوار ووقت انتهاء الصلاحية.
3. التوقيع: يضمن سلامة الرمز المميز باستخدام مفتاح سري.

تستخدم JWTs عادةً للمصادقة لأنه يمكن التحقق منها بسهولة على جانب الخادم دون الحاجة إلى الاستعلام عن قاعدة بيانات لكل طلب. ومع ذلك، فإن تخزين المعلومات الحساسة مباشرة في حمولة JWT لا يُشجع عليه عمومًا.

تنفيذ مصادقة JWT آمنة من النوع في TypeScript

دعنا نستكشف بعض الأنماط لبناء أنظمة مصادقة JWT آمنة من النوع في TypeScript.

1. تحديد أنواع الحمولة بالواجهات

ابدأ بتحديد واجهة تمثل هيكل حمولة JWT الخاصة بك. يضمن ذلك أن لديك أمانًا للنوع عند الوصول إلى المطالبات داخل الرمز المميز.

interface JwtPayload {
  userId: string;
  email: string;
  roles: string[];
  iat: number; // Issued At (timestamp)
  exp: number; // Expiration Time (timestamp)
}

تحدد هذه الواجهة الشكل المتوقع لحمولة JWT. لقد قمنا بتضمين مطالبات JWT القياسية مثل `iat` (صادر في) و `exp` (وقت انتهاء الصلاحية) وهي ضرورية لإدارة صلاحية الرمز المميز. يمكنك إضافة أي مطالبات أخرى ذات صلة بتطبيقك، مثل أدوار المستخدم أو الأذونات. من الممارسات الجيدة قصر المطالبات على المعلومات الضرورية فقط لتقليل حجم الرمز المميز وتحسين الأمان.

مثال: معالجة أدوار المستخدم في منصة التجارة الإلكترونية العالمية

ضع في اعتبارك منصة للتجارة الإلكترونية تخدم العملاء في جميع أنحاء العالم. لدى المستخدمين المختلفين أدوار مختلفة:

• المسؤول: وصول كامل لإدارة المنتجات والمستخدمين والطلبات.
• البائع: يمكنه إضافة وإدارة منتجاته الخاصة.
• العميل: يمكنه تصفح المنتجات وشرائها.

يمكن استخدام مصفوفة `roles` في `JwtPayload` لتمثيل هذه الأدوار. يمكنك توسيع خاصية `roles` إلى هيكل أكثر تعقيدًا، يمثل حقوق وصول المستخدم بطريقة دقيقة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لديك قائمة بالبلدان التي يُسمح للمستخدم بالعمل فيها كبائع، أو مصفوفة من المتاجر التي يتمتع المستخدم بوصول المسؤول إليها.

2. إنشاء خدمة JWT مكتوبة

قم بإنشاء خدمة تتعامل مع إنشاء JWT والتحقق منها. يجب أن تستخدم هذه الخدمة واجهة `JwtPayload` لضمان أمان النوع.

import jwt from 'jsonwebtoken';

const JWT_SECRET = process.env.JWT_SECRET || 'your-secret-key'; // Store securely!

class JwtService {
  static sign(payload: Omit, expiresIn: string = '1h'): string {
    const now = Math.floor(Date.now() / 1000);
    const payloadWithTimestamps: JwtPayload = {
        ...payload,
        iat: now,
        exp: now + parseInt(expiresIn) * 60 * 60,
    };
    return jwt.sign(payloadWithTimestamps, JWT_SECRET);
  }

  static verify(token: string): JwtPayload | null {
    try {
      const decoded = jwt.verify(token, JWT_SECRET) as JwtPayload;
      return decoded;
    } catch (error) {
      console.error('JWT verification error:', error);
      return null;
    }
  }
}

توفر هذه الخدمة طريقتين:

• `sign()`: ينشئ JWT من حمولة. يأخذ `Omit` للتأكد من أن `iat` و `exp` يتم إنشاؤهما تلقائيًا. من المهم تخزين `JWT_SECRET` بشكل آمن، ومن الناحية المثالية باستخدام متغيرات البيئة وحل إدارة الأسرار.
• `verify()`: يتحقق من JWT ويعيد الحمولة التي تم فك ترميزها إذا كانت صالحة، أو `null` إذا كانت غير صالحة. نستخدم تأكيد النوع `as JwtPayload` بعد التحقق، وهو آمن لأن طريقة `jwt.verify` إما أن تطرح خطأ (يتم التقاطه في كتلة `catch`) أو تعيد كائنًا يطابق هيكل الحمولة الذي حددناه.

اعتبارات الأمان الهامة:

• إدارة المفاتيح السرية: لا تقم أبدًا بتضمين مفتاح JWT السري الخاص بك في التعليمات البرمجية الخاصة بك. استخدم متغيرات البيئة أو خدمة إدارة الأسرار المخصصة. قم بتدوير المفاتيح بانتظام.
• تحديد الخوارزمية: اختر خوارزمية توقيع قوية، مثل HS256 أو RS256. تجنب الخوارزميات الضعيفة مثل `none`.
• انتهاء صلاحية الرمز المميز: قم بتعيين أوقات انتهاء صلاحية مناسبة لـ JWTs الخاصة بك للحد من تأثير الرموز المميزة المخترقة.
• تخزين الرمز المميز: قم بتخزين JWTs بشكل آمن على جانب العميل. تتضمن الخيارات ملفات تعريف الارتباط HTTP فقط أو التخزين المحلي مع الاحتياطات المناسبة ضد هجمات XSS.

3. حماية نقاط نهاية API باستخدام البرامج الوسيطة

قم بإنشاء برنامج وسيط لحماية نقاط نهاية API الخاصة بك عن طريق التحقق من JWT في رأس `Authorization`.

import { Request, Response, NextFunction } from 'express';

interface RequestWithUser extends Request {
  user?: JwtPayload;
}

function authenticate(req: RequestWithUser, res: Response, next: NextFunction) {
  const authHeader = req.headers.authorization;

  if (!authHeader) {
    return res.status(401).json({ message: 'Unauthorized' });
  }

  const token = authHeader.split(' ')[1]; // Assuming Bearer token
  const decoded = JwtService.verify(token);

  if (!decoded) {
    return res.status(401).json({ message: 'Invalid token' });
  }

  req.user = decoded;
  next();
}

export default authenticate;

يستخرج هذا البرنامج الوسيط JWT من رأس `Authorization`، ويتحقق منه باستخدام `JwtService`، ويرفق الحمولة التي تم فك ترميزها بكائن `req.user`. نحدد أيضًا واجهة `RequestWithUser` لتوسيع واجهة `Request` القياسية من Express.js، وإضافة خاصية `user` من النوع `JwtPayload | undefined`. يوفر هذا أمانًا للنوع عند الوصول إلى معلومات المستخدم في المسارات المحمية.

مثال: معالجة المناطق الزمنية في تطبيق عالمي

تخيل أن تطبيقك يسمح للمستخدمين من مناطق زمنية مختلفة بجدولة الأحداث. قد ترغب في تخزين المنطقة الزمنية المفضلة للمستخدم في حمولة JWT لعرض أوقات الأحداث بشكل صحيح. يمكنك إضافة مطالبة `timeZone` إلى واجهة `JwtPayload`:

interface JwtPayload {
  userId: string;
  email: string;
  roles: string[];
  timeZone: string; // e.g., 'America/Los_Angeles', 'Asia/Tokyo'
  iat: number;
  exp: number;
}

بعد ذلك، في البرامج الوسيطة أو معالجات المسارات الخاصة بك، يمكنك الوصول إلى `req.user.timeZone` لتنسيق التواريخ والأوقات وفقًا لتفضيلات المستخدم.

4. استخدام المستخدم المصادق عليه في معالجات المسارات

في معالجات المسارات المحمية الخاصة بك، يمكنك الآن الوصول إلى معلومات المستخدم المصادق عليه من خلال كائن `req.user`، مع أمان كامل للنوع.

import express, { Request, Response } from 'express';
import authenticate from './middleware/authenticate';

const app = express();

app.get('/profile', authenticate, (req: Request, res: Response) => {
  const user = (req as any).user; // or use RequestWithUser
  res.json({ message: `Hello, ${user.email}!`, userId: user.userId });
});

يوضح هذا المثال كيفية الوصول إلى البريد الإلكتروني ومعرف المستخدم المصادق عليه من كائن `req.user`. نظرًا لأننا حددنا واجهة `JwtPayload`، فإن TypeScript يعرف الهيكل المتوقع لكائن `user` ويمكنه توفير التحقق من النوع وإكمال التعليمات البرمجية.

5. تنفيذ التحكم في الوصول المستند إلى الدور (RBAC)

للحصول على تحكم أكثر دقة في الوصول، يمكنك تنفيذ RBAC بناءً على الأدوار المخزنة في حمولة JWT.

function authorize(roles: string[]) {
  return (req: RequestWithUser, res: Response, next: NextFunction) => {
    const user = req.user;

    if (!user || !user.roles.some(role => roles.includes(role))) {
      return res.status(403).json({ message: 'Forbidden' });
    }

    next();
  };
}

يتحقق هذا البرنامج الوسيط `authorize` مما إذا كانت أدوار المستخدم تتضمن أيًا من الأدوار المطلوبة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإنه يُرجع خطأ 403 ممنوع.

app.get('/admin', authenticate, authorize(['admin']), (req: Request, res: Response) => {
  res.json({ message: 'Welcome, Admin!' });
});

يحمي هذا المثال مسار `/admin`، ويتطلب أن يكون لدى المستخدم دور `admin`.

مثال: معالجة العملات المختلفة في تطبيق عالمي

إذا كان تطبيقك يتعامل مع المعاملات المالية، فقد تحتاج إلى دعم عملات متعددة. يمكنك تخزين العملة المفضلة للمستخدم في حمولة JWT:

interface JwtPayload {
  userId: string;
  email: string;
  roles: string[];
  currency: string; // e.g., 'USD', 'EUR', 'JPY'
  iat: number;
  exp: number;
}

بعد ذلك، في منطق الواجهة الخلفية الخاص بك، يمكنك استخدام `req.user.currency` لتنسيق الأسعار وإجراء تحويلات العملات حسب الحاجة.

6. تحديث الرموز المميزة

JWTs قصيرة العمر بحكم تصميمها. لتجنب مطالبة المستخدمين بتسجيل الدخول بشكل متكرر، قم بتنفيذ تحديث الرموز المميزة. رمز التحديث هو رمز مميز طويل الأجل يمكن استخدامه للحصول على رمز وصول جديد (JWT) دون مطالبة المستخدم بإعادة إدخال بيانات اعتماده. قم بتخزين تحديث الرموز المميزة بشكل آمن في قاعدة بيانات واربطها بالمستخدم. عندما تنتهي صلاحية رمز وصول المستخدم، يمكنه استخدام رمز التحديث لطلب رمز جديد. يجب تنفيذ هذه العملية بعناية لتجنب الثغرات الأمنية.

تقنيات أمان النوع المتقدمة

1. اتحادات مميزة للتحكم الدقيق

في بعض الأحيان، قد تحتاج إلى حمولات JWT مختلفة بناءً على دور المستخدم أو نوع الطلب. يمكن أن تساعدك الاتحادات المميزة في تحقيق ذلك بأمان من النوع.

interface AdminJwtPayload {
  type: 'admin';
  userId: string;
  email: string;
  roles: string[];
  iat: number;
  exp: number;
}

interface UserJwtPayload {
  type: 'user';
  userId: string;
  email: string;
  iat: number;
  exp: number;
}

type JwtPayload = AdminJwtPayload | UserJwtPayload;

function processToken(payload: JwtPayload) {
  if (payload.type === 'admin') {
    console.log('Admin email:', payload.email); // Safe to access email
  } else {
    // payload.email is not accessible here because type is 'user'
    console.log('User ID:', payload.userId);
  }
}

يحدد هذا المثال نوعين مختلفين من حمولات JWT، `AdminJwtPayload` و `UserJwtPayload`، ويجمعهما في اتحاد مميز `JwtPayload`. تعمل خاصية `type` كمميز، مما يسمح لك بالوصول بأمان إلى الخصائص بناءً على نوع الحمولة.

2. الأنواع العامة لمنطق المصادقة القابل لإعادة الاستخدام

إذا كان لديك أنظمة مصادقة متعددة بهياكل حمولة مختلفة، يمكنك استخدام الأنواع العامة لإنشاء منطق مصادقة قابل لإعادة الاستخدام.

interface BaseJwtPayload {
  userId: string;
  iat: number;
  exp: number;
}

function verifyToken(token: string): T | null {
  try {
    const decoded = jwt.verify(token, JWT_SECRET) as T;
    return decoded;
  } catch (error) {
    console.error('JWT verification error:', error);
    return null;
  }
}

const adminToken = verifyToken('admin-token');
if (adminToken) {
  console.log('Admin email:', adminToken.email);
}

يحدد هذا المثال دالة `verifyToken` تأخذ نوعًا عامًا `T` يمتد إلى `BaseJwtPayload`. يتيح لك ذلك التحقق من الرموز المميزة بهياكل حمولة مختلفة مع ضمان أن جميعها على الأقل تحتوي على خصائص `userId` و `iat` و `exp`.

اعتبارات التطبيق العالمي

عند إنشاء أنظمة مصادقة للتطبيقات العالمية، ضع في اعتبارك ما يلي:

• التوطين: تأكد من توطين رسائل الخطأ وعناصر واجهة المستخدم للغات ومناطق مختلفة.
• المناطق الزمنية: تعامل مع المناطق الزمنية بشكل صحيح عند تعيين أوقات انتهاء صلاحية الرمز المميز وعرض التواريخ والأوقات للمستخدمين.
• خصوصية البيانات: الامتثال للوائح خصوصية البيانات مثل GDPR و CCPA. قلل من كمية البيانات الشخصية المخزنة في JWTs.
• إمكانية الوصول: صمم تدفقات المصادقة الخاصة بك لتكون في متناول المستخدمين ذوي الإعاقة.
• الحساسية الثقافية: كن على دراية بالاختلافات الثقافية عند تصميم واجهات المستخدم وتدفقات المصادقة.

الخلاصة

من خلال الاستفادة من نظام النوع في TypeScript، يمكنك إنشاء أنظمة مصادقة JWT قوية وقابلة للصيانة للتطبيقات العالمية. يعد تحديد أنواع الحمولة بالواجهات وإنشاء خدمات JWT مكتوبة وحماية نقاط نهاية API بالبرامج الوسيطة وتنفيذ RBAC خطوات أساسية لضمان الأمان وأمان النوع. من خلال مراعاة اعتبارات التطبيق العالمي مثل التوطين والمناطق الزمنية وخصوصية البيانات وإمكانية الوصول والحساسية الثقافية، يمكنك إنشاء تجارب مصادقة شاملة وسهلة الاستخدام لجمهور دولي متنوع. تذكر دائمًا إعطاء الأولوية لأفضل ممارسات الأمان عند التعامل مع JWTs، بما في ذلك إدارة المفاتيح الآمنة وتحديد الخوارزمية وانتهاء صلاحية الرمز المميز وتخزين الرمز المميز. احتضن قوة TypeScript لبناء أنظمة مصادقة آمنة وقابلة للتطوير وموثوقة لتطبيقاتك العالمية.