java单点登陆原理与简单实现

1、单系统登陆机制

 

一、http无状态协议

 

web应用采用browser/server架构，http做为通讯协议。http是无状态协议，浏览器的每一次请求，服务器会独立处理，不与以前或以后的请求产生关联，这个过程用下图说明，三次请求/响应对之间没有任何联系

 

 

但这也同时意味着，任何用户都能经过浏览器访问服务器资源，若是想保护服务器的某些资源，必须限制浏览器请求；要限制浏览器请求，必须鉴别浏览器请求，响应合法请求，忽略非法请求；要鉴别浏览器请求，必须清楚浏览器请求状态。既然http协议无状态，那就让服务器和浏览器共同维护一个状态吧！这就是会话机制

 

二、会话机制

 

浏览器第一次请求服务器，服务器建立一个会话，并将会话的id做为响应的一部分发送给浏览器，浏览器存储会话id，并在后续第二次和第三次请求中带上会话id，服务器取得请求中的会话id就知道是否是同一个用户了，这个过程用下图说明，后续请求与第一次请求产生了关联

 

 

服务器在内存中保存会话对象，浏览器怎么保存会话id呢？你可能会想到两种方式

 

请求参数

cookie

 

将会话id做为每个请求的参数，服务器接收请求天然能解析参数得到会话id，并借此判断是否来自同一会话，很明显，这种方式不靠谱。那就浏览器本身来维护这个会话id吧，每次发送http请求时浏览器自动发送会话id，cookie机制正好用来作这件事。cookie是浏览器用来存储少许数据的一种机制，数据以”key/value“形式存储，浏览器发送http请求时自动附带cookie信息

 

tomcat会话机制固然也实现了cookie，访问tomcat服务器时，浏览器中能够看到一个名为“JSESSIONID”的cookie，这就是tomcat会话机制维护的会话id，使用了cookie的请求响应过程以下图

 

 

三、登陆状态

 

有了会话机制，登陆状态就好明白了，咱们假设浏览器第一次请求服务器须要输入用户名与密码验证身份，服务器拿到用户名密码去数据库比对，正确的话说明当前持有这个会话的用户是合法用户，应该将这个会话标记为“已受权”或者“已登陆”等等之类的状态，既然是会话的状态，天然要保存在会话对象中，tomcat在会话对象中设置登陆状态以下

 

HttpSession session = request.getSession();

session.setAttribute("isLogin", true);

 

用户再次访问时，tomcat在会话对象中查看登陆状态

 

HttpSession session = request.getSession();

session.getAttribute("isLogin");

 

实现了登陆状态的浏览器请求服务器模型以下图描述

 

 

每次请求受保护资源时都会检查会话对象中的登陆状态，只有 isLogin=true 的会话才能访问，登陆机制所以而实现。

 

2、多系统的复杂性

 

web系统早已从久远的单系统发展成为现在由多系统组成的应用群，面对如此众多的系统，用户难道要一个一个登陆、而后一个一个注销吗？就像下图描述的这样

 

 

web系统由单系统发展成多系统组成的应用群，复杂性应该由系统内部承担，而不是用户。不管web系统内部多么复杂，对用户而言，都是一个统一的总体，也就是说，用户访问web系统的整个应用群与访问单个系统同样，登陆/注销只要一次就够了

 

 

虽然单系统的登陆解决方案很完美，但对于多系统应用群已经再也不适用了，为何呢？

 

单系统登陆解决方案的核心是cookie，cookie携带会话id在浏览器与服务器之间维护会话状态。但cookie是有限制的，这个限制就是cookie的域（一般对应网站的域名），浏览器发送http请求时会自动携带与该域匹配的cookie，而不是全部cookie

 

 

既然这样，为何不将web应用群中全部子系统的域名统一在一个顶级域名下，例如“*.baidu.com”，而后将它们的cookie域设置为“baidu.com”，这种作法理论上是能够的，甚至早期不少多系统登陆就采用这种同域名共享cookie的方式。

 

然而，可行并不表明好，共享cookie的方式存在众多局限。首先，应用群域名得统一；其次，应用群各系统使用的技术（至少是web服务器）要相同，否则cookie的key值（tomcat为JSESSIONID）不一样，没法维持会话，共享cookie的方式是没法实现跨语言技术平台登陆的，好比java、php、.net系统之间；第三，cookie自己不安全。

 

所以，咱们须要一种全新的登陆方式来实现多系统应用群的登陆，这就是单点登陆

 

3、单点登陆

 

什么是单点登陆？单点登陆全称Single Sign On（如下简称SSO），是指在多系统应用群中登陆一个系统，即可在其余全部系统中获得受权而无需再次登陆，包括单点登陆与单点注销两部分

 

一、登陆

 

相比于单系统登陆，sso须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，其余系统不提供登陆入口，只接受认证中心的间接受权。间接受权经过令牌实现，sso认证中心验证用户的用户名密码没问题，建立受权令牌，在接下来的跳转过程当中，受权令牌做为参数发送给各个子系统，子系统拿到令牌，即获得了受权，能够借此建立局部会话，局部会话登陆方式与单系统的登陆方式相同。这个过程，也就是单点登陆的原理，用下图说明

 

 

下面对上图简要描述

 

用户访问系统1的受保护资源，系统1发现用户未登陆，跳转至sso认证中心，并将本身的地址做为参数

sso认证中心发现用户未登陆，将用户引导至登陆页面

用户输入用户名密码提交登陆申请

sso认证中心校验用户信息，建立用户与sso认证中心之间的会话，称为全局会话，同时建立受权令牌

sso认证中心带着令牌跳转会最初的请求地址（系统1）

系统1拿到令牌，去sso认证中心校验令牌是否有效

sso认证中心校验令牌，返回有效，注册系统1

系统1使用该令牌建立与用户的会话，称为局部会话，返回受保护资源

用户访问系统2的受保护资源

系统2发现用户未登陆，跳转至sso认证中心，并将本身的地址做为参数

sso认证中心发现用户已登陆，跳转回系统2的地址，并附上令牌

系统2拿到令牌，去sso认证中心校验令牌是否有效

sso认证中心校验令牌，返回有效，注册系统2

系统2使用该令牌建立与用户的局部会话，返回受保护资源

 

用户登陆成功以后，会与sso认证中心及各个子系统创建会话，用户与sso认证中心创建的会话称为全局会话，用户与各个子系统创建的会话称为局部会话，局部会话创建以后，用户访问子系统受保护资源将再也不经过sso认证中心，全局会话与局部会话有以下约束关系

 

局部会话存在，全局会话必定存在

全局会话存在，局部会话不必定存在

全局会话销毁，局部会话必须销毁

 

你能够经过博客园、百度、csdn、淘宝等网站的登陆过程加深对单点登陆的理解，注意观察登陆过程当中的跳转url与参数

 

二、注销

 

单点登陆天然也要单点注销，在一个子系统中注销，全部子系统的会话都将被销毁，用下面的图来讲明

 

 

sso认证中心一直监听全局会话的状态，一旦全局会话销毁，监听器将通知全部注册系统执行注销操做

 

下面对上图简要说明

 

用户向系统1发起注销请求

系统1根据用户与系统1创建的会话id拿到令牌，向sso认证中心发起注销请求

sso认证中心校验令牌有效，销毁全局会话，同时取出全部用此令牌注册的系统地址

sso认证中心向全部注册系统发起注销请求

各注册系统接收sso认证中心的注销请求，销毁局部会话

sso认证中心引导用户至登陆页面

 

4、部署图

 

单点登陆涉及sso认证中心与众子系统，子系统与sso认证中心须要通讯以交换令牌、校验令牌及发起注销请求，于是子系统必须集成sso的客户端，sso认证中心则是sso服务端，整个单点登陆过程实质是sso客户端与服务端通讯的过程，用下图描述

 

 

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

 

5、实现

 

只是简要介绍下基于java的实现过程，不提供完整源码，明白了原理，我相信大家能够本身实现。sso采用客户端/服务端架构，咱们先看sso-client与sso-server要实现的功能（下面：sso认证中心=sso-server）

 

sso-client

 

拦截子系统未登陆用户请求，跳转至sso认证中心

接收并存储sso认证中心发送的令牌

与sso-server通讯，校验令牌的有效性

创建局部会话

拦截用户注销请求，向sso认证中心发送注销请求

接收sso认证中心发出的注销请求，销毁局部会话

 

sso-server

 

验证用户的登陆信息

建立全局会话

建立受权令牌

与sso-client通讯发送令牌

校验sso-client令牌有效性

系统注册

接收sso-client注销请求，注销全部会话

 

接下来，咱们按照原理来一步步实现sso吧！

 

一、sso-client拦截未登陆请求

 

java拦截请求的方式有servlet、filter、listener三种方式，咱们采用filter。在sso-client中新建LoginFilter.java类并实现Filter接口，在doFilter()方法中加入对未登陆用户的拦截

 

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChainchain) throws IOException, ServletException {

    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;

    HttpServletResponse res = (HttpServletResponse) response;

    HttpSession session = req.getSession();

    if (session.getAttribute("isLogin")) {

        chain.doFilter(request, response);

        return;

    }

    //跳转至sso认证中心

    res.sendRedirect("sso-server-url-with-system-url");

}

 

二、sso-server拦截未登陆请求

 

拦截从sso-client跳转至sso认证中心的未登陆请求，跳转至登陆页面，这个过程与sso-client彻底同样

 

三、sso-server验证用户登陆信息

 

用户在登陆页面输入用户名密码，请求登陆，sso认证中心校验用户信息，校验成功，将会话状态标记为“已登陆”

 

@RequestMapping("/login")

public String login(String username, String password, HttpServletRequest req) {

    this.checkLoginInfo(username, password);

    req.getSession().setAttribute("isLogin", true);

    return "success";

}

 

四、sso-server建立受权令牌

 

受权令牌是一串随机字符，以什么样的方式生成都没有关系，只要不重复、不易伪造便可，下面是一个例子

 

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

 

五、sso-client取得令牌并校验

 

sso认证中心登陆后，跳转回子系统并附上令牌，子系统（sso-client）取得令牌，而后去sso认证中心校验，在LoginFilter.java的doFilter()中添加几行

 

// 请求附带token参数

String token = req.getParameter("token");

if (token != null) {

    // 去sso认证中心校验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实现，这里仅简略介绍，httpClient详细使用方法请参考官方文档

 

HttpPost httpPost = new HttpPost("sso-server-verify-url-with-token");

HttpResponse httpResponse = httpClient.execute(httpPost);

 

六、sso-server接收并处理校验令牌请求

 

用户在sso认证中心登陆成功后，sso-server建立受权令牌并存储该令牌，因此，sso-server对令牌的校验就是去查找这个令牌是否存在以及是否过时，令牌校验成功后sso-server将发送校验请求的系统注册到sso认证中心（就是存储起来的意思）

 

令牌与注册系统地址一般存储在key-value数据库（如redis）中，redis能够为key设置有效时间也就是令牌的有效期。redis运行在内存中，速度很是快，正好sso-server不须要持久化任何数据。

 

令牌与注册系统地址能够用下图描述的结构存储在redis中，可能你会问，为何要存储这些系统的地址？若是不存储，注销的时候就麻烦了，用户向sso认证中心提交注销请求，sso认证中心注销全局会话，但不知道哪些系统用此全局会话创建了本身的局部会话，也不知道要向哪些子系统发送注销请求注销局部会话

 

 

七、sso-client校验令牌成功建立局部会话

 

令牌校验成功后，sso-client将当前局部会话标记为“已登陆”，修改LoginFilter.java，添加几行

 

if (verifyResult) {

    session.setAttribute("isLogin", true);

}

 

sso-client还需将当前会话id与令牌绑定，表示这个会话的登陆状态与令牌相关，此关系能够用java的hashmap保存，保存的数据用来处理sso认证中心发来的注销请求

 

八、注销过程

 

用户向子系统发送带有“logout”参数的请求（注销请求），sso-client拦截器拦截该请求，向sso认证中心发起注销请求

 

String logout = req.getParameter("logout");

if (logout != null) {

    this.ssoServer.logout(token);

}

 

sso认证中心也用一样的方式识别出sso-client的请求是注销请求（带有“logout”参数），sso认证中心注销全局会话

 

@RequestMapping("/logout")

public String logout(HttpServletRequest req) {

    HttpSession session = req.getSession();

    if (session != null) {

        session.invalidate();//触发LogoutListener

    }

    return "redirect:/";

}

 

sso认证中心有一个全局会话的监听器，一旦全局会话注销，将通知全部注册系统注销

 

public class LogoutListener implements HttpSessionListener {

    @Override

    public void sessionCreated(HttpSessionEvent event) {}

    @Override

    public void sessionDestroyed(HttpSessionEvent event) {

        //经过httpClient向全部注册系统发送注销请求

    }

}