標(biāo)題單點(diǎn)登錄原理與簡單實(shí)現(xiàn)

(2017-09-22更新)GitHub：https://github.com/sheefee/simple-sso

一、單系統(tǒng)登錄機(jī)制

1、http無狀態(tài)協(xié)議

web應(yīng)用采用browser/server架構(gòu)，http作為通信協(xié)議。http是無狀態(tài)協(xié)議，瀏覽器的每一次請求，服務(wù)器會(huì)獨(dú)立處理，不與之前或之后的請求產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，這個(gè)過程用下圖說明，三次請求/響應(yīng)對之間沒有任何聯(lián)系

但這也同時(shí)意味著，任何用戶都能通過瀏覽器訪問服務(wù)器資源，如果想保護(hù)服務(wù)器的某些資源，必須限制瀏覽器請求；要限制瀏覽器請求，必須鑒別瀏覽器請求，響應(yīng)合法請求，忽略非法請求；要鑒別瀏覽器請求，必須清楚瀏覽器請求狀態(tài)。既然http協(xié)議無狀態(tài)，那就讓服務(wù)器和瀏覽器共同維護(hù)一個(gè)狀態(tài)吧！這就是會(huì)話機(jī)制

2、會(huì)話機(jī)制

瀏覽器第一次請求服務(wù)器，服務(wù)器創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話，并將會(huì)話的id作為響應(yīng)的一部分發(fā)送給瀏覽器，瀏覽器存儲(chǔ)會(huì)話id，并在后續(xù)第二次和第三次請求中帶上會(huì)話id，服務(wù)器取得請求中的會(huì)話id就知道是不是同一個(gè)用戶了，這個(gè)過程用下圖說明，后續(xù)請求與第一次請求產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)

服務(wù)器在內(nèi)存中保存會(huì)話對象，瀏覽器怎么保存會(huì)話id呢？你可能會(huì)想到兩種方式

• cookie將會(huì)話id作為每一個(gè)請求的參數(shù)，服務(wù)器接收請求自然能解析參數(shù)獲得會(huì)話id，并借此判斷是否來自同一會(huì)話，很明顯，這種方式不靠譜。那就瀏覽器自己來維護(hù)這個(gè)會(huì)話id吧，每次發(fā)送http請求時(shí)瀏覽器自動(dòng)發(fā)送會(huì)話id，cookie機(jī)制正好用來做這件事。cookie是瀏覽器用來存儲(chǔ)少量數(shù)據(jù)的一種機(jī)制，數(shù)據(jù)以”key/value“形式存儲(chǔ)，瀏覽器發(fā)送http請求時(shí)自動(dòng)附帶cookie信息

• tomcat會(huì)話機(jī)制當(dāng)然也實(shí)現(xiàn)了cookie，訪問tomcat服務(wù)器時(shí)，瀏覽器中可以看到一個(gè)名為“JSESSIONID”的cookie，這就是tomcat會(huì)話機(jī)制維護(hù)的會(huì)話id。
  使用了cookie的請求響應(yīng)過程如下圖

#pic_center

3、登錄狀態(tài)

有了會(huì)話機(jī)制，登錄狀態(tài)就好明白了，我們假設(shè)瀏覽器第一次請求服務(wù)器需要輸入用戶名與密碼驗(yàn)證身份，服務(wù)器拿到用戶名密碼去數(shù)據(jù)庫比對，正確的話說明當(dāng)前持有這個(gè)會(huì)話的用戶是合法用戶，應(yīng)該將這個(gè)會(huì)話標(biāo)記為“已授權(quán)”或者“已登錄”等等之類的狀態(tài)，既然是會(huì)話的狀態(tài)，自然要保存在會(huì)話對象中，tomcat在會(huì)話對象中設(shè)置登錄狀態(tài)如下

HttpSession session = request.getSession();
 session.setAttribute("isLogin", true);

用戶再次訪問時(shí)，tomcat在會(huì)話對象中查看登錄狀態(tài)

HttpSession session = request.getSession();
 session.getAttribute("isLogin");

實(shí)現(xiàn)了登錄狀態(tài)的瀏覽器請求服務(wù)器模型如下圖描述

每次請求受保護(hù)資源時(shí)都會(huì)檢查會(huì)話對象中的登錄狀態(tài)，只有 isLogin=true 的會(huì)話才能訪問，登錄機(jī)制因此而實(shí)現(xiàn)。

二、多系統(tǒng)的復(fù)雜性

web系統(tǒng)早已從久遠(yuǎn)的單系統(tǒng)發(fā)展成為如今由多系統(tǒng)組成的應(yīng)用群，面對如此眾多的系統(tǒng)，用戶難道要一個(gè)一個(gè)登錄、然后一個(gè)一個(gè)注銷嗎？就像下圖描述的這樣

web系統(tǒng)由單系統(tǒng)發(fā)展成多系統(tǒng)組成的應(yīng)用群，復(fù)雜性應(yīng)該由系統(tǒng)內(nèi)部承擔(dān)，而不是用戶。無論web系統(tǒng)內(nèi)部多么復(fù)雜，對用戶而言，都是一個(gè)統(tǒng)一的整體，也就是說，用戶訪問web系統(tǒng)的整個(gè)應(yīng)用群與訪問單個(gè)系統(tǒng)一樣，登錄/注銷只要一次就夠了

雖然單系統(tǒng)的登錄解決方案很完美，但對于多系統(tǒng)應(yīng)用群已經(jīng)不再適用了，為什么呢？

單系統(tǒng)登錄解決方案的核心是cookie，cookie攜帶會(huì)話id在瀏覽器與服務(wù)器之間維護(hù)會(huì)話狀態(tài)。但cookie是有限制的，這個(gè)限制就是cookie的域（通常對應(yīng)網(wǎng)站的域名），瀏覽器發(fā)送http請求時(shí)會(huì)自動(dòng)攜帶與該域匹配的cookie，而不是所有cookie

既然這樣，為什么不將web應(yīng)用群中所有子系統(tǒng)的域名統(tǒng)一在一個(gè)頂級(jí)域名下，例如“*.baidu.com”，然后將它們的cookie域設(shè)置為“baidu.com”，這種做法理論上是可以的，甚至早期很多多系統(tǒng)登錄就采用這種同域名共享cookie的方式。

然而，可行并不代表好，共享cookie的方式存在眾多局限。首先，應(yīng)用群域名得統(tǒng)一；其次，應(yīng)用群各系統(tǒng)使用的技術(shù)（至少是web服務(wù)器）要相同，不然cookie的key值（tomcat為JSESSIONID）不同，無法維持會(huì)話，共享cookie的方式是無法實(shí)現(xiàn)跨語言技術(shù)平臺(tái)登錄的，比如java、php、.net系統(tǒng)之間；第三，cookie本身不安全。

因此，我們需要一種全新的登錄方式來實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)應(yīng)用群的登錄，這就是單點(diǎn)登錄

三、單點(diǎn)登錄

什么是單點(diǎn)登錄？單點(diǎn)登錄全稱Single Sign On（以下簡稱SSO），是指在多系統(tǒng)應(yīng)用群中登錄一個(gè)系統(tǒng)，便可在其他所有系統(tǒng)中得到授權(quán)而無需再次登錄，包括單點(diǎn)登錄與單點(diǎn)注銷兩部分

1、登錄

相比于單系統(tǒng)登錄，sso需要一個(gè)獨(dú)立的認(rèn)證中心，只有認(rèn)證中心能接受用戶的用戶名密碼等安全信息，其他系統(tǒng)不提供登錄入口，只接受認(rèn)證中心的間接授權(quán)。間接授權(quán)通過令牌實(shí)現(xiàn)，sso認(rèn)證中心驗(yàn)證用戶的用戶名密碼沒問題，創(chuàng)建授權(quán)令牌，在接下來的跳轉(zhuǎn)過程中，授權(quán)令牌作為參數(shù)發(fā)送給各個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)拿到令牌，即得到了授權(quán)，可以借此創(chuàng)建局部會(huì)話，局部會(huì)話登錄方式與單系統(tǒng)的登錄方式相同。這個(gè)過程，也就是單點(diǎn)登錄的原理，用下圖說明

下面對上圖簡要描述

1. 用戶訪問系統(tǒng)1的受保護(hù)資源，系統(tǒng)1發(fā)現(xiàn)用戶未登錄，跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心，并將自己的地址作為參數(shù)
2. sso認(rèn)證中心發(fā)現(xiàn)用戶未登錄，將用戶引導(dǎo)至登錄頁面
3. 用戶輸入用戶名密碼提交登錄申請
4. sso認(rèn)證中心校驗(yàn)用戶信息，創(chuàng)建用戶與sso認(rèn)證中心之間的會(huì)話，稱為全局會(huì)話，同時(shí)創(chuàng)建授權(quán)令牌
5. sso認(rèn)證中心帶著令牌跳轉(zhuǎn)會(huì)最初的請求地址（系統(tǒng)1）
6. 系統(tǒng)1拿到令牌，去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌是否有效
7. sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌，返回有效，注冊系統(tǒng)1
8. 系統(tǒng)1使用該令牌創(chuàng)建與用戶的會(huì)話，稱為局部會(huì)話，返回受保護(hù)資源
9. 用戶訪問系統(tǒng)2的受保護(hù)資源
10. 系統(tǒng)2發(fā)現(xiàn)用戶未登錄，跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心，并將自己的地址作為參數(shù)
11. sso認(rèn)證中心發(fā)現(xiàn)用戶已登錄，跳轉(zhuǎn)回系統(tǒng)2的地址，并附上令牌
12. 系統(tǒng)2拿到令牌，去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌是否有效
13. sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌，返回有效，注冊系統(tǒng)2
14. 系統(tǒng)2使用該令牌創(chuàng)建與用戶的局部會(huì)話，返回受保護(hù)資源

用戶登錄成功之后，會(huì)與sso認(rèn)證中心及各個(gè)子系統(tǒng)建立會(huì)話，用戶與sso認(rèn)證中心建立的會(huì)話稱為全局會(huì)話，用戶與各個(gè)子系統(tǒng)建立的會(huì)話稱為局部會(huì)話，局部會(huì)話建立之后，用戶訪問子系統(tǒng)受保護(hù)資源將不再通過sso認(rèn)證中心，全局會(huì)話與局部會(huì)話有如下約束關(guān)系

局部會(huì)話存在，全局會(huì)話一定存在
全局會(huì)話存在，局部會(huì)話不一定存在
全局會(huì)話銷毀，局部會(huì)話必須銷毀

你可以通過博客園、百度、csdn、淘寶等網(wǎng)站的登錄過程加深對單點(diǎn)登錄的理解，注意觀察登錄過程中的跳轉(zhuǎn)url與參數(shù)

2、注銷

單點(diǎn)登錄自然也要單點(diǎn)注銷，在一個(gè)子系統(tǒng)中注銷，所有子系統(tǒng)的會(huì)話都將被銷毀，用下面的圖來說明

sso認(rèn)證中心一直監(jiān)聽全局會(huì)話的狀態(tài)，一旦全局會(huì)話銷毀，監(jiān)聽器將通知所有注冊系統(tǒng)執(zhí)行注銷操作

下面對上圖簡要說明

1. 用戶向系統(tǒng)1發(fā)起注銷請求
2. 系統(tǒng)1根據(jù)用戶與系統(tǒng)1建立的會(huì)話id拿到令牌，向sso認(rèn)證中心發(fā)起注銷請求
3. sso認(rèn)證中心校驗(yàn)令牌有效，銷毀全局會(huì)話，同時(shí)取出所有用此令牌注冊的系統(tǒng)地址
4. sso認(rèn)證中心向所有注冊系統(tǒng)發(fā)起注銷請求
5. 各注冊系統(tǒng)接收sso認(rèn)證中心的注銷請求，銷毀局部會(huì)話
6. sso認(rèn)證中心引導(dǎo)用戶至登錄頁面

四、部署圖

單點(diǎn)登錄涉及sso認(rèn)證中心與眾子系統(tǒng)，子系統(tǒng)與sso認(rèn)證中心需要通信以交換令牌、校驗(yàn)令牌及發(fā)起注銷請求，因而子系統(tǒng)必須集成sso的客戶端，sso認(rèn)證中心則是sso服務(wù)端，整個(gè)單點(diǎn)登錄過程實(shí)質(zhì)是sso客戶端與服務(wù)端通信的過程，用下圖描述

sso認(rèn)證中心與sso客戶端通信方式有多種，這里以簡單好用的httpClient為例，web service、rpc、restful api都可以

五、實(shí)現(xiàn)

只是簡要介紹下基于java的實(shí)現(xiàn)過程，不提供完整源碼，明白了原理，我相信你們可以自己實(shí)現(xiàn)。sso采用客戶端/服務(wù)端架構(gòu)，我們先看sso-client與sso-server要實(shí)現(xiàn)的功能（下面：sso認(rèn)證中心=sso-server）

• sso-client

1. 攔截子系統(tǒng)未登錄用戶請求，跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心
2. 接收并存儲(chǔ)sso認(rèn)證中心發(fā)送的令牌
3. 與sso-server通信，校驗(yàn)令牌的有效性
4. 建立局部會(huì)話
5. 攔截用戶注銷請求，向sso認(rèn)證中心發(fā)送注銷請求
6. 接收sso認(rèn)證中心發(fā)出的注銷請求，銷毀局部會(huì)話

• sso-server

7. 驗(yàn)證用戶的登錄信息
8. 創(chuàng)建全局會(huì)話
9. 創(chuàng)建授權(quán)令牌
10. 與sso-client通信發(fā)送令牌
11. 校驗(yàn)sso-client令牌有效性
12. 系統(tǒng)注冊
13. 接收sso-client注銷請求，注銷所有會(huì)話

接下來，我們按照原理來一步步實(shí)現(xiàn)sso吧！

1、sso-client攔截未登錄請求

java攔截請求的方式有servlet、filter、listener三種方式，我們采用filter。在sso-client中新建LoginFilter.java類并實(shí)現(xiàn)Filter接口，在doFilter()方法中加入對未登錄用戶的攔截

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
    HttpServletResponse res = (HttpServletResponse) response;
    HttpSession session = req.getSession();
     
    if (session.getAttribute("isLogin")) {
        chain.doFilter(request, response);
        return;
    }
    //跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心
    res.sendRedirect("sso-server-url-with-system-url");
}

2、sso-server攔截未登錄請求

攔截從sso-client跳轉(zhuǎn)至sso認(rèn)證中心的未登錄請求，跳轉(zhuǎn)至登錄頁面，這個(gè)過程與sso-client完全一樣

3、sso-server驗(yàn)證用戶登錄信息

用戶在登錄頁面輸入用戶名密碼，請求登錄，sso認(rèn)證中心校驗(yàn)用戶信息，校驗(yàn)成功，將會(huì)話狀態(tài)標(biāo)記為“已登錄”

@RequestMapping("/login")
public String login(String username, String password, HttpServletRequest req) {
    this.checkLoginInfo(username, password);
    req.getSession().setAttribute("isLogin", true);
    return "success";
}

4、sso-server創(chuàng)建授權(quán)令牌

授權(quán)令牌是一串隨機(jī)字符，以什么樣的方式生成都沒有關(guān)系，只要不重復(fù)、不易偽造即可，下面是一個(gè)例子

String token = UUID.randomUUID().toString();

5、sso-client取得令牌并校驗(yàn)

sso認(rèn)證中心登錄后，跳轉(zhuǎn)回子系統(tǒng)并附上令牌，子系統(tǒng)（sso-client）取得令牌，然后去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)，在LoginFilter.java的doFilter()中添加幾行

// 請求附帶token參數(shù)
String token = req.getParameter("token");
if (token != null) {
    // 去sso認(rèn)證中心校驗(yàn)token
    boolean verifyResult = this.verify("sso-server-verify-url", token);
    if (!verifyResult) {
        res.sendRedirect("sso-server-url");
        return;
    }
    chain.doFilter(request, response);
}

verify()方法使用httpClient實(shí)現(xiàn)，這里僅簡略介紹，httpClient詳細(xì)使用方法請參考官方文檔

HttpPost httpPost = new HttpPost("sso-server-verify-url-with-token");
HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpPost);

6、sso-server接收并處理校驗(yàn)令牌請求

用戶在sso認(rèn)證中心登錄成功后，sso-server創(chuàng)建授權(quán)令牌并存儲(chǔ)該令牌，所以，sso-server對令牌的校驗(yàn)就是去查找這個(gè)令牌是否存在以及是否過期，令牌校驗(yàn)成功后sso-server將發(fā)送校驗(yàn)請求的系統(tǒng)注冊到sso認(rèn)證中心（就是存儲(chǔ)起來的意思）

令牌與注冊系統(tǒng)地址通常存儲(chǔ)在key-value數(shù)據(jù)庫（如redis）中，redis可以為key設(shè)置有效時(shí)間也就是令牌的有效期。redis運(yùn)行在內(nèi)存中，速度非?？?，正好sso-server不需要持久化任何數(shù)據(jù)。

令牌與注冊系統(tǒng)地址可以用下圖描述的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在redis中，可能你會(huì)問，為什么要存儲(chǔ)這些系統(tǒng)的地址？如果不存儲(chǔ)，注銷的時(shí)候就麻煩了，用戶向sso認(rèn)證中心提交注銷請求，sso認(rèn)證中心注銷全局會(huì)話，但不知道哪些系統(tǒng)用此全局會(huì)話建立了自己的局部會(huì)話，也不知道要向哪些子系統(tǒng)發(fā)送注銷請求注銷局部會(huì)話

7、sso-client校驗(yàn)令牌成功創(chuàng)建局部會(huì)話

令牌校驗(yàn)成功后，sso-client將當(dāng)前局部會(huì)話標(biāo)記為“已登錄”，修改LoginFilter.java，添加幾行

if (verifyResult) {
    session.setAttribute("isLogin", true);
}

sso-client還需將當(dāng)前會(huì)話id與令牌綁定，表示這個(gè)會(huì)話的登錄狀態(tài)與令牌相關(guān)，此關(guān)系可以用java的hashmap保存，保存的數(shù)據(jù)用來處理sso認(rèn)證中心發(fā)來的注銷請求

8、注銷過程

用戶向子系統(tǒng)發(fā)送帶有“l(fā)ogout”參數(shù)的請求（注銷請求），sso-client攔截器攔截該請求，向sso認(rèn)證中心發(fā)起注銷請求

String logout = req.getParameter("logout");
if (logout != null) {
    this.ssoServer.logout(token);
}

sso認(rèn)證中心也用同樣的方式識(shí)別出sso-client的請求是注銷請求（帶有“l(fā)ogout”參數(shù)），sso認(rèn)證中心注銷全局會(huì)話

@RequestMapping("/logout")
public String logout(HttpServletRequest req) {
    HttpSession session = req.getSession();
    if (session != null) {
        session.invalidate();//觸發(fā)LogoutListener
    }
    return "redirect:/";
}

sso認(rèn)證中心有一個(gè)全局會(huì)話的監(jiān)聽器，一旦全局會(huì)話注銷，將通知所有注冊系統(tǒng)注銷文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-649695.html

public class LogoutListener implements HttpSessionListener {
    @Override
    public void sessionCreated(HttpSessionEvent event) {}
    @Override
    public void sessionDestroyed(HttpSessionEvent event) {
        //通過httpClient向所有注冊系統(tǒng)發(fā)送注銷請求
    }
}

到了這里，關(guān)于【單點(diǎn)登錄SSO認(rèn)證中心】的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！