九、java-场景应用 -2

1.3 扫码登录流程

参考答案

什么是二维码？

二维码又称二维条码，常见的二维码为QR Code，QR全称Quick Response，是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息，也能表示更多的数据类型。-- 百度百科

在商品上，一般都会有条形码，条形码也称为一维码，条形码只能表示一串数字。二维码要比条形码丰富很多，可以存储数字、字符串、图片、文件等，比如我们可以把 www.nowcoder.com 存储在二维码中，扫码二维码我们就可以获取到牛客网的地址。

移动端基于token的认证机制

在了解扫码登录原理之前，有必要先了解移动端基于 token 的认证机制，对理解扫码登录原理还是非常有帮助的。基于 token 的认证机制跟我们常用的账号密码认证方式有较大的不同，安全系数比账号密码要高，如果每次验证都传入账号密码，那么被劫持的概率就变大了。

基于 token 的认证机制流程图，如下图所示：

基于 token 的认证机制，只有在第一次使用需要输入账号密码，后续使用将不在输入账号密码。其实在登陆的时候不仅传入账号、密码，还传入了手机的设备信息。在服务端验证账号、密码正确后，服务端会做两件事。

1. 将账号与设备关联起来，在某种意义上，设备信息就代表着账号。
2. 生成一个 token 令牌，并且在 token 与账号、设备关联，类似于key/value，token 作为 key ，账号、设备信息作为value，持久化在磁盘上。

将 token 返回给移动端，移动端将 token 存入在本地，往后移动端都通过 token 访问服务端 API ，当然除了 token 之外，还需要携带设备信息，因为 token 可能会被劫持。带上设备信息之后，就算 token 被劫持也没有关系，因为设备信息是唯一的。

这就是基于 token 的认证机制，将账号密码换成了 token、设备信息，从而提高了安全系数，可别小看这个 token ，token 是身份凭证，在扫码登录的时候也会用到。

二维码扫码登录的原理

好了，知道了移动端基于 token 的认证机制后，接下来就进入我们的主题：二维码扫码登陆的原理。先上二维码扫码登录的流程图：

扫码登录可以分为三个阶段：待扫描、已扫描待确认、已确认。我们就来看看这三个阶段。

1. 带扫描阶段

   待扫描阶段也就是流程图中 1~5 阶段，即生成二维码阶段，这个阶段跟移动端没有关系，是 PC 端跟服务端的交互过程。

   首先 PC 端携带设备信息想服务端发起生成二维码请求，服务端会生成唯一的二维码 ID，你可以理解为 UUID，并且将 二维码 ID 跟 PC 设备信息关联起来，这跟移动端登录有点相似。

   PC 端接受到二维码 ID 之后，将二维码 ID 以二维码的形式展示，等待移动端扫码。此时在 PC 端会启动一个定时器，轮询查询二维码的状态。如果移动端未扫描的话，那么一段时间后二维码将会失效。

2. 已扫码待确认阶段

   流程图中第 6 ~ 10 阶段，我们在 PC 端登录微信时，手机扫码后，PC 端的二维码会变成已扫码，请在手机端确认。这个阶段是移动端跟服务端交互的过程。

   首先移动端扫描二维码，获取二维码 ID，然后将手机端登录的信息凭证（token）和 二维码 ID 作为参数发送给服务端，此时的手机一定是登录的，不存在没登录的情况。

   服务端接受请求后，会将 token 与二维码 ID 关联，为什么需要关联呢？你想想，我们使用微信时，移动端退出， PC 端是不是也需要退出，这个关联就有点把子作用了。然后会生成一个一次性 token，这个 token 会返回给移动端，一次性 token 用作确认时候的凭证。

然后PC 端的定时器，会轮询到二维码的状态已经发生变化，会将 PC 端的二维码更新为已扫描，请确认。

3. 已确认

   流程图中的 第 11 ~ 15 步骤，这是扫码登录的最后阶段，移动端携带上一步骤中获取的临时 token ，确认登录，服务端校对完成后，会更新二维码状态，并且给 PC 端生成一个正式的 token ，后续 PC 端就是持有这个 token 访问服务端。

   PC 端的定时器，轮询到了二维码状态为登录状态，并且会获取到了生成的 token ，完成登录，后续访问都基于 token 完成。

   在服务器端会跟手机端一样，维护着 token 跟二维码、PC 设备信息、账号等信息。

1.4 如何实现单点登录？

参考答案

单点登录全称Single Sign On（以下简称SSO），是指在多系统应用群中登录一个系统，便可在其他所有系统中得到授权而无需再次登录，包括单点登录与单点注销两部分。

登录

相比于单系统登录，sso需要一个独立的认证中心，只有认证中心能接受用户的用户名密码等安全信息，其他系统不提供登录入口，只接受认证中心的间接授权。间接授权通过令牌实现，sso认证中心验证用户的用户名密码没问题，创建授权令牌，在接下来的跳转过程中，授权令牌作为参数发送给各个子系统，子系统拿到令牌，即得到了授权，可以借此创建局部会话，局部会话登录方式与单系统的登录方式相同。这个过程，也就是单点登录的原理，用下图说明：

下面对上图简要描述：

1. 用户访问系统1的受保护资源，系统1发现用户未登录，跳转至sso认证中心，并将自己的地址作为参数；
2. sso认证中心发现用户未登录，将用户引导至登录页面；
3. 用户输入用户名密码提交登录申请；
4. sso认证中心校验用户信息，创建用户与sso认证中心之间的会话，称为全局会话，同时创建授权令牌；
5. sso认证中心带着令牌跳转会最初的请求地址（系统1）；
6. 系统1拿到令牌，去sso认证中心校验令牌是否有效；
7. sso认证中心校验令牌，返回有效，注册系统1；
8. 系统1使用该令牌创建与用户的会话，称为局部会话，返回受保护资源；
9. 用户访问系统2的受保护资源；
10. 系统2发现用户未登录，跳转至sso认证中心，并将自己的地址作为参数；
11. sso认证中心发现用户已登录，跳转回系统2的地址，并附上令牌；
12. 系统2拿到令牌，去sso认证中心校验令牌是否有效；
13. sso认证中心校验令牌，返回有效，注册系统2；
14. 系统2使用该令牌创建与用户的局部会话，返回受保护资源。

用户登录成功之后，会与sso认证中心及各个子系统建立会话，用户与sso认证中心建立的会话称为全局会话，用户与各个子系统建立的会话称为局部会话，局部会话建立之后，用户访问子系统受保护资源将不再通过sso认证中心，全局会话与局部会话有如下约束关系：

• 局部会话存在，全局会话一定存在；
• 全局会话存在，局部会话不一定存在；
• 全局会话销毁，局部会话必须销毁。

注销

单点登录自然也要单点注销，在一个子系统中注销，所有子系统的会话都将被销毁，用下面的图来说明：

sso认证中心一直监听全局会话的状态，一旦全局会话销毁，监听器将通知所有注册系统执行注销操作。下面对上图简要说明：

1. 用户向系统1发起注销请求；
2. 系统1根据用户与系统1建立的会话id拿到令牌，向sso认证中心发起注销请求；
3. sso认证中心校验令牌有效，销毁全局会话，同时取出所有用此令牌注册的系统地址；
4. sso认证中心向所有注册系统发起注销请求；
5. 各注册系统接收sso认证中心的注销请求，销毁局部会话；
6. sso认证中心引导用户至登录页面。

部署

单点登录涉及sso认证中心与众子系统，子系统与sso认证中心需要通信以交换令牌、校验令牌及发起注销请求，因而子系统必须集成sso的客户端，sso认证中心则是sso服务端，整个单点登录过程实质是sso客户端与服务端通信的过程，用下图描述：

sso认证中心与sso客户端通信方式有多种，这里以简单好用的httpClient为例，web service、rpc、restful api都可以。