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JWT implementation with Refresh Token in Node.js example | MongoDB

In previous post, we’ve known how to build Token based Authentication & Authorization with Node.js, JWT and MongoDB. This tutorial will continue to make JWT Refresh Token in the Node.js Express Application. You can know how to expire the JWT, then renew the Access Token with Refresh Token.

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– Using MySQL/PostgreSQL instead: JWT Refresh Token implementation in Node.js example

– MongoDB One-to-One relationship with Mongoose example
– MongoDB One-to-Many Relationship tutorial with Mongoose examples
– MongoDB Many-to-Many Relationship with Mongoose examples

The code in this post bases on previous article that you need to read first:
Node.js + MongoDB: User Authentication & Authorization with JWT

Overview of JWT Refresh Token with Node.js example

We already have a Node.js Express & MongoDB application in that:

  • User can signup new account, or login with username & password.
  • By User’s role (admin, moderator, user), we authorize the User to access resources

With APIs:

Methods Urls Actions
POST /api/auth/signup signup new account
POST /api/auth/signin login an account
GET /api/test/all retrieve public content
GET /api/test/user access User’s content
GET /api/test/mod access Moderator’s content
GET /api/test/admin access Admin’s content

For more details, please visit this post.

We’re gonna add Token Refresh to this Node.js & JWT Project.
The final result can be described with following requests/responses:

– Send /signin request, return response with refreshToken.


– Access resource successfully with accessToken.


– When the accessToken is expired, user cannot use it anymore.


– Send /refreshtoken request, return response with new accessToken.


– Access resource successfully with new accessToken.


– Send an expired Refresh Token.


– Send an inexistent Refresh Token.


– Axios Client to check this: Axios Interceptors tutorial with Refresh Token example

– Using React Client:

– Or Vue Client:

– Angular Client:

Flow for JWT Refresh Token implementation

The diagram shows flow of how we implement Authentication process with Access Token and Refresh Token.


– A legal JWT must be added to HTTP Header if Client accesses protected resources.
– A refreshToken will be provided at the time user signs in.

How to Expire JWT Token in Node.js

The Refresh Token has different value and expiration time to the Access Token.
Regularly we configure the expiration time of Refresh Token longer than Access Token’s.

Open config/auth.config.js:

module.exports = {
  secret: "bezkoder-secret-key",
  jwtExpiration: 3600,           // 1 hour
  jwtRefreshExpiration: 86400,   // 24 hours

  /* for test */
  // jwtExpiration: 60,          // 1 minute
  // jwtRefreshExpiration: 120,  // 2 minutes

Update middlewares/authJwt.js file to catch TokenExpiredError in verifyToken() function.

const jwt = require("jsonwebtoken");
const config = require("../config/auth.config");
const db = require("../models");
const { TokenExpiredError } = jwt;

const catchError = (err, res) => {
  if (err instanceof TokenExpiredError) {
    return res.status(401).send({ message: "Unauthorized! Access Token was expired!" });

  return res.sendStatus(401).send({ message: "Unauthorized!" });

const verifyToken = (req, res, next) => {
  let token = req.headers["x-access-token"];

  if (!token) {
    return res.status(403).send({ message: "No token provided!" });

  jwt.verify(token, config.secret, (err, decoded) => {
    if (err) {
      return catchError(err, res);
    req.userId = decoded.id;

Create Refresh Token Model

This Mongoose model has one-to-one relationship with User model. It contains expiryDate field which value is set by adding config.jwtRefreshExpiration value above.

There are 2 static methods:

  • createToken: use uuid library for creating a random token and save new object into MongoDB database
  • verifyExpiration: compare expiryDate with current Date time to check the expiration
const mongoose = require("mongoose");
const config = require("../config/auth.config");
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

const RefreshTokenSchema = new mongoose.Schema({
  token: String,
  user: {
    type: mongoose.Schema.Types.ObjectId,
    ref: "User",
  expiryDate: Date,

RefreshTokenSchema.statics.createToken = async function (user) {
  let expiredAt = new Date();

    expiredAt.getSeconds() + config.jwtRefreshExpiration

  let _token = uuidv4();

  let _object = new this({
    token: _token,
    user: user._id,
    expiryDate: expiredAt.getTime(),


  let refreshToken = await _object.save();

  return refreshToken.token;

RefreshTokenSchema.statics.verifyExpiration = (token) => {
  return token.expiryDate.getTime() < new Date().getTime();

const RefreshToken = mongoose.model("RefreshToken", RefreshTokenSchema);

module.exports = RefreshToken;

Don’t forget to export this model in models/index.js:

const mongoose = require('mongoose');
mongoose.Promise = global.Promise;

const db = {};

db.mongoose = mongoose;

db.user = require("./user.model");
db.role = require("./role.model");
db.refreshToken = require("./refreshToken.model");

db.ROLES = ["user", "admin", "moderator"];

module.exports = db;

Node.js Express Rest API for JWT Refresh Token

Let’s update the payloads for our Rest APIs:
– Requests:

  • refreshToken }

– Responses:

  • Signin Response: { accessToken, refreshToken, id, username, email, roles }
  • Message Response: { message }
  • RefreshToken Response: { new accessTokenrefreshToken }

In the Auth Controller, we:

  • update the method for /signin endpoint with Refresh Token
  • expose the POST API for creating new Access Token from received Refresh Token


const config = require("../config/auth.config");
const db = require("../models");
const { user: User, role: Role, refreshToken: RefreshToken } = db;

const jwt = require("jsonwebtoken");
const bcrypt = require("bcryptjs");

exports.signin = (req, res) => {
    username: req.body.username,
    .populate("roles", "-__v")
    .exec(async (err, user) => {
      if (err) {
        res.status(500).send({ message: err });

      if (!user) {
        return res.status(404).send({ message: "User Not found." });

      let passwordIsValid = bcrypt.compareSync(

      if (!passwordIsValid) {
        return res.status(401).send({
          accessToken: null,
          message: "Invalid Password!",

      let token = jwt.sign({ id: user.id }, config.secret, {
        expiresIn: config.jwtExpiration,

      let refreshToken = await RefreshToken.createToken(user);

      let authorities = [];

      for (let i = 0; i < user.roles.length; i++) {
        authorities.push("ROLE_" + user.roles[i].name.toUpperCase());
        id: user._id,
        username: user.username,
        email: user.email,
        roles: authorities,
        accessToken: token,
        refreshToken: refreshToken,

exports.refreshToken = async (req, res) => {
  const { refreshToken: requestToken } = req.body;

  if (requestToken == null) {
    return res.status(403).json({ message: "Refresh Token is required!" });

  try {
    let refreshToken = await RefreshToken.findOne({ token: requestToken });

    if (!refreshToken) {
      res.status(403).json({ message: "Refresh token is not in database!" });

    if (RefreshToken.verifyExpiration(refreshToken)) {
      RefreshToken.findByIdAndRemove(refreshToken._id, { useFindAndModify: false }).exec();
        message: "Refresh token was expired. Please make a new signin request",

    let newAccessToken = jwt.sign({ id: refreshToken.user._id }, config.secret, {
      expiresIn: config.jwtExpiration,

    return res.status(200).json({
      accessToken: newAccessToken,
      refreshToken: refreshToken.token,
  } catch (err) {
    return res.status(500).send({ message: err });

In refreshToken() function:

  • Firstly, we get the Refresh Token from request data
  • Next, get the RefreshToken object {idusertokenexpiryDate} from raw Token using RefreshToken model static method
  • We verify the token (expired or not) basing on expiryDate field. If the Refresh Token was expired, remove it from MongoDB database and return message
  • Continue to use user _id field of RefreshToken object as parameter to generate new Access Token using jsonwebtoken library
  • Return { new accessTokenrefreshToken } if everything is done
  • Or else, send error message

Define Route for JWT Refresh Token API

Finally, we need to determine how the server with an endpoint will response by setting up the routes.
In routes/auth.routes.js, add one line of code:

const controller = require("../controllers/auth.controller");

module.exports = function(app) {
  app.post("/api/auth/refreshtoken", controller.refreshToken);


Today we’ve learned JWT Refresh Token implementation in just a Node.js example using Express Rest Api and MongoDB. You also know how to expire the JWT Token and renew the Access Token.

The code in this post bases on previous article that you need to read first:
Node.js + MongoDB: User Authentication & Authorization with JWT

If you want to use MySQL/PostgreSQL instead, please visit:
JWT Refresh Token implementation in Node.js example

You can test this Rest API with:
– Axios Client: Axios Interceptors tutorial with Refresh Token example
– React Client:

– Vue Client:

– Angular Client:

Happy learning! See you again.

Further Reading

Fullstack CRUD application:
– MEVN: Vue.js + Node.js + Express + MongoDB example
Angular 8 + Node.js + Express + MongoDB example
Angular 10 + Node.js + Express + MongoDB example
Angular 11 + Node.js + Express + MongoDB example
Angular 12 + Node.js + Express + MongoDB example
– MERN: React + Node.js + Express + MongoDB example

Source Code

You can find the complete source code for this tutorial on Github.

from:JWT implementation with Refresh Token in Node.js example | MongoDB – BezKoder

JSON Web Token

JSON Web Token(缩写 JWT)是目前最流行的跨域认证解决方案,本文介绍它的原理和用法。





3、服务器向用户返回一个 session_id,写入用户的 Cookie。

4、用户随后的每一次请求,都会通过 Cookie,将 session_id 传回服务器。

5、服务器收到 session_id,找到前期保存的数据,由此得知用户的身份。

这种模式的问题在于,扩展性(scaling)不好。单机当然没有问题,如果是服务器集群,或者是跨域的服务导向架构,就要求 session 数据共享,每台服务器都能够读取 session。

举例来说,A 网站和 B 网站是同一家公司的关联服务。现在要求,用户只要在其中一个网站登录,再访问另一个网站就会自动登录,请问怎么实现?

一种解决方案是 session 数据持久化,写入数据库或别的持久层。各种服务收到请求后,都向持久层请求数据。这种方案的优点是架构清晰,缺点是工程量比较大。另外,持久层万一挂了,就会单点失败。

另一种方案是服务器索性不保存 session 数据了,所有数据都保存在客户端,每次请求都发回服务器。JWT 就是这种方案的一个代表。

二、JWT 的原理

JWT 的原理是,服务器认证以后,生成一个 JSON 对象,发回给用户,就像下面这样。

  "姓名": "张三",
  "角色": "管理员",
  "到期时间": "2018年7月1日0点0分"

以后,用户与服务端通信的时候,都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据,服务器在生成这个对象的时候,会加上签名(详见后文)。

服务器就不保存任何 session 数据了,也就是说,服务器变成无状态了,从而比较容易实现扩展。

三、JWT 的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样。

它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。注意,JWT 内部是没有换行的,这里只是为了便于展示,将它写成了几行。

JWT 的三个部分依次如下。

  • Header(头部)
  • Payload(负载)
  • Signature(签名)




3.1 Header

Header 部分是一个 JSON 对象,描述 JWT 的元数据,通常是下面的样子。

  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"

上面代码中,alg属性表示签名的算法(algorithm),默认是 HMAC SHA256(写成 HS256);typ属性表示这个令牌(token)的类型(type),JWT 令牌统一写为JWT

最后,将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法(详见后文)转成字符串。

3.2 Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象,用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段,供选用。

  • iss (issuer):签发人
  • exp (expiration time):过期时间
  • sub (subject):主题
  • aud (audience):受众
  • nbf (Not Before):生效时间
  • iat (Issued At):签发时间
  • jti (JWT ID):编号


  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true

注意,JWT 默认是不加密的,任何人都可以读到,所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

3.3 Signature

Signature 部分是对前两部分的签名,防止数据篡改。

首先,需要指定一个密钥(secret)。这个密钥只有服务器才知道,不能泄露给用户。然后,使用 Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256),按照下面的公式产生签名。

  base64UrlEncode(header) + "." +

算出签名以后,把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串,每个部分之间用”点”(.)分隔,就可以返回给用户。

3.4 Base64URL

前面提到,Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似,但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌(token),有些场合可能会放到 URL(比如 api.example.com/?token=xxx)。Base64 有三个字符+/=,在 URL 里面有特殊含义,所以要被替换掉:=被省略、+替换成-/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

四、JWT 的使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT,可以储存在 Cookie 里面,也可以储存在 localStorage。

此后,客户端每次与服务器通信,都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送,但是这样不能跨域,所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

Authorization: Bearer <token>

另一种做法是,跨域的时候,JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

五、JWT 的几个特点

(1)JWT 默认是不加密,但也是可以加密的。生成原始 Token 以后,可以用密钥再加密一次。

(2)JWT 不加密的情况下,不能将秘密数据写入 JWT。

(3)JWT 不仅可以用于认证,也可以用于交换信息。有效使用 JWT,可以降低服务器查询数据库的次数。

(4)JWT 的最大缺点是,由于服务器不保存 session 状态,因此无法在使用过程中废止某个 token,或者更改 token 的权限。也就是说,一旦 JWT 签发了,在到期之前就会始终有效,除非服务器部署额外的逻辑。

(5)JWT 本身包含了认证信息,一旦泄露,任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限,使用时应该再次对用户进行认证。

(6)为了减少盗用,JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输,要使用 HTTPS 协议传输。