SSO 单点登录

老牛•浏览 471•评论 0•发表于

1. 单系统登录机制

1.1 HTTP 无状态协议

Web 应用采用 browser／server 架构，HTTP 作为通信协议。HTTP 是无状态协议，浏览器的每一次请求，服务器都会独立处理，不会与之前或之后的请求产生关联，这个过程用下图说明，三次请求／响应对之间没有任何联系。

aac24bcf-4a50-4b26-aa8f-dec87c9fd372

这也意味着，任何用户都能通过浏览器访问服务器资源，如果想保护某些资源，必须限制浏览器请求；也就需要能够鉴别浏览器请求，响应合法请求，忽略或拒绝非法请求。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。

1.2 会话机制

浏览器第一次请求服务器，服务器创建一个会话，并将会话的 id 作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，服务器通过请求中的会话id就知道是不是同一个用户了，如下图所示：

e58da3a6-3dbb-4bd2-ad29-c92f56e61d7c

浏览器怎么保存会话 id 呢？

使用 Session 技术。浏览器将会话 id 通过 Cookie 保存在本地，并在请求服务器的时候带上此会话 id。

e34980d5-bde5-4463-9e35-39aa3ed22dd4

1.3 登录状态

有了会话机制，登录状态就好理解了，我们假设浏览器第一次请求服务器需要输入用户名和密码验证身份，服务器拿到后去数据库比对，正确的话说明当前用户是合法用户，应该将这个会话标记为「已授权」或者「已登录」状态。既然是会话的状态，自然要保存到 Session 中。

PHP 代码如下：

php
$_SESSION['isLogin'] = true;

获取登录状态：

php
$isLogin = $_SESSION['isLogin'];
f57cb187-0b60-428b-8f64-ada89bab4cde

每次请求受保护的资源时，都会检查会话的登录状态，只有 isLogin=true 的会话才能访问，登录机制因此实现。

2. 多系统的复杂性

Web 系统已从单系统发展成为如今由多系统组成的应用群，面对如此多的系统，用户难道要一个个登录，然后一个个注销吗？

6f3ef571-4626-4a66-a5fb-0483f941ff0e

系统复杂性应该由系统内部承担，而不是用户。无论 Web 系统内部多么复杂，对用户而言，都是一个统一的整体，也就是说，用户访问整个应用群与访问单系统一样，登录／注销只要一次就够了。

248b0aa1-a25d-4328-ae82-cfdc945d775d

单系统登录解决方案的核心是 Cookie，Cookie 携带会话 id 在浏览器和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 的作用域 （通常对应网站的域名），浏览器发送 HTTP 请求时会自动携带与该域匹配的 Cookie，而不是所有 Cookie。

既然这样，为什么不将 Web 应用群中所有子系统的域名统一在一个域名下，例如 *.baidu.com，然后将他们的 Cookie 域设置为 baidu.com，这种做法是可以的，甚至早期很多多系统登录就是采用这种同域共享 Cookie 的方式。

然而，可行并不代表好，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 Cookie 的 key 值（PHP 为 PHPSESSID）要相同，不然无法维持会话；

  • 第三，Cookie 本身不安全，有可能被盗取或者伪造。

因此，我们需要一种全新的登录方式来实现多系统应用群的登录，这就是单点登录。

3. 单点登录

什么是单点登录？

单点登录全称 Single Sign On（以下简称 SSO），是指在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。简单来说，一次登录，多处登录；一次注销，多处注销。具体包括单点登录与单点注销两部分。

3.1 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，则创建授权令牌，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，可以基于此创建局部会话，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：

4eff7b38-6a16-448b-9ccd-3b29aa661345

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，跳转到 SSO 认证中心，并将自己的地址作为参数传过去；

  2. SSO 认证中心发现用户未登录，将用户引导至登录界面；

  3. 用户输入用户名密码进行登录；

  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（全局会话），同时创建授权令牌，并保存该令牌；

  5. SSO 认证中心带着令牌跳转回最初的请求地址（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，并在 SSO 认证中心登记本次授权信息；

  8. 系统 1 使用该令牌创建与用户的会话（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，跳转到 SSO 认证中心，并将自己的地址作为参数传过去；

  11. SSO 认证中心发现用户已登录（用户与 SSO 认证中心的全局会话在「流程 4」中已建立），跳转回系统 2 的地址，并附带上令牌；

  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，并在 SSO 认证中心登记本次授权信息；

  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，局部会话必须被销毁。

你可以通过博客园、百度、CSDN、淘宝等网站的登录过程加深对单点登录的理解，注意观察登录过程中的跳转 URL 与参数。

3.2 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，用下图来说明：

5d00ced7-5a5d-474d-86c3-ed181177584e

SSO 认证中心一直监听全局会话的状态，一旦全局会话被销毁，监听器将通知所有子系统执行注销操作。

下面是对上图的简要说明：

  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登录的系统地址；

  4. SSO 认证中心向所有登录系统发起注销请求；

  5. 各登录系统接收 SSO 认证中心的注销请求，销毁局部会话；

  6. SSO 认证中心引导用户到登录界面。

4. 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，因而子系统必须继承 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。

5. 实现

只是简要介绍下基于 PHP 的实现过程，不提供完整源码，明白了原理，可以自己实现。SSO 采用客户端/服务端架构，我们先看 SSO-Client 与 SSO-Server 要实现的功能。

5.1 SSO-Client

  1. 拦截子系统未登录用户请求，跳转到 SSO 认证中心；

  2. 接收并存储 SSO 认证系统中心发出的令牌；

  3. 与 SSO-Server 通信，校验令牌的有效性；

  4. 建立局部会话；

  5. 拦截用户注销请求，向 SSO 认证中心发送注销请求；

  6. 接收 SSO 认证中心发出的注销请求，销毁局部会话。

5.2 SSO-Server

  1. 验证用户的登录信息；

  2. 创建全局会话；

  3. 创建授权令牌；

  4. 与 SSO-Client 通信发送令牌；

  5. 校验 SSO-Client 令牌有效性；

  6. 登记已登录系统；

  7. 接收 SSO-Client 注销请求，注销所有会话。

接下来，我们按照原理来一步步实现 SSO。

  1. SSO-Client 拦截未登录请求

    php
    if (isset($_SESSION['isLogin'])) {
    echo 'login success';
} else {
    // 未登录，跳转到 SSO 认证中心
    header("Location:sso-server-url?redirect=sso-client-url");
    exit;
}

  2. SSO-Server 拦截未登录请求
    拦截从 SSO-Client 跳转到 SSO 认证中心的未登录请求，跳转到登录界面，这个过程与 SSO-Client 完全一样。

  3. SSO-Server 验证用户登录信息
    用户在登录页面输入用户名密码，请求登录，SSO 认证中心校验用户信息，校验成功，将会话状态标记为「已登录」。

    php
    if ($isValideUser) {
    // 登录验证成功
    $_SESSION['isLogin'] = true;
}

  4. SSO-Server 创建授权令牌
    授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、不易伪造即可。

    php
    function grantToken($length = 32)
{
    $str = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789';
    $token = '';
    for ($i = 0; $i < $length; $i++) {
        $token .= $str[mt_rand(0, strlen($str) - 1)];
    }
    return $token;
}

  5. SSO-Client 取得令牌并校验
    SSO 认证中心登录后，跳转回子系统并带上令牌，子系统取得令牌，然后去 SSO 认证中心去校验。

    php
    $token = isset($_GET['token']) ? $_GET['token'] : '';
if (! $token) {
    $verifyToken = file_get_contents('sso-server-url?token=' . $token . '&redirect=' . 'sso-client-url');
    if ($verifyToken == 'success') {
        //有效的token
    } else {
        header('Location:sso-server-url');
        exit;
    }
}

  6. SSO-Server 接收并处理校验令牌请求
    用户在 SSO 认证中心登录成功后，SSO-Server 创建授权令牌并存储该令牌，所以，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期，令牌校验成功之后，SSO-Server 将发送校验请求的系统登记到 SSO 认证中心。

    令牌与登录系统地址通常存储在 key-value 数据库（如 Redis 的集合）中，Redis 可以为 key 设置有效时间，也就是令牌的有效期。Redis 运行在内存中，速度非常快，正好 SSO-Server 不需要持久化任何数据。

    可能你会问，为什么要存储这些系统的地址？如果不存储，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建立了自己的局部会话，也不知道要向哪些子系统发送注销请求注销局部会话。

  7. SSO-Client 校验令牌成功创建局部会话
    令牌校验成功后，SSO-Client 将当前局部会话标记为「已登录」。

    php
    if ($verifyToken == 'success') {
    $_SESSION['$isLogin'] = true;
}

  8. 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。

    php
    if ($action == 'logout') {
    $token = $_SESSION['token'];
    header("Location:sso-server-url?token=" . $token);
    exit;
}

    SSO 认证中心也用同样的方式识别出 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。

    SSO 认证中心有一个全局会话的监视器，一旦全局会话注销，将通知所有登录系统注销。

    php
    if ($action == 'logout') {
    foreach($sso_client_url_array as $sso_client_url){
        echo "<script src='$sso_client_url?token=$token'></script>"
    };
    echo 'logout success';
}

整个单点登录的难点在于能否理清整个流程，以及区分会话双方，避免 Session 混用。

6. 附录

  • 对于单点登录，不止这一种实现方式，但是原理基本类似；

  • 如何确保 token 验证的安全：

    • 每个子系统拥有一对 app_id 和 app_secret，校验 token 的时候，带上 app_id、token 以及和 app_secret 的签名，确保数据不被修改；

  • 如何较好的集成到现有系统，降低耦合度；

  • 理解其他授权认证方式，比如 OAuth 认证：

    • OAuth，是先在第三方应用请求用户授权，用户在认证服务器登录认证之后，第三方应用拿着 Access 去认证服务器获取用户信息，但是并没有共享 Session。也就是说下次在另一个应用登录时，仍然需要去认证服务器登录认证。而单点登录是共享 Session 的，下次访问其他应用时，会共享本次的登录状态，不需要再次登录。

点赞
收藏
暂无评论，快来发表评论吧~
私信
老牛@ilaoniu
老牛，俗称哞哞。单纯的九零后理工小青年。喜欢折腾，爱玩，爱音乐，爱游戏，爱电影，爱旅游...
最后活跃于
309文章
0帖子
5评论
1. 单系统登录机制
1.1 HTTP 无状态协议
1.2 会话机制
1.3 登录状态
2. 多系统的复杂性
3. 单点登录
3.1 登录
3.2 注销
4. 部署
5. 实现
5.1 SSO-Client
5.2 SSO-Server
6. 附录