登录方案总结

阳123456

概览

最近在重构公司一个项目的登录系统,正好趁这个机会总结一下前端的登录系统方案

目前比较常见的几种登录方案:

  1. Cookie + Session 登录
  2. Token 登录
  3. SSO 单点登录
  4. OAuth 第三方登录

下面就从 Cookie + Session 说起

一、Cookie + Session

HTTP 是一种无状态的协议,客户端每次发送请求时,首先要和服务器端建立一个连接,在请求完成后又会断开这个连接。这种方式可以节省传输时占用的连接资源,但同时也存在一个问题:每次请求都是独立的,服务器端无法判断本次请求和上一次请求是否来自同一个用户,进而也就无法判断用户的登录状态。
为了解决 HTTP无状态的问题,Lou Montulli 在 1994 年的时候,推出了 CookieCookie 是服务器端发送给客户端的一段特殊信息,这些信息以文本的方式存放在客户端,客户端每次向服务器端发送请求时都会带上这些特殊信息。
在 B/S 系统中,登录功能通常都是基于 Cookie 来实现的。当用户登录成功后,一般会将登录状态记录到 Session 中。要实现服务端对客户端的登录信息进行验证都,需要在客户端保存一些信息(SessionId),并要求客户端在之后的每次请求中携带它们。在这样的场景下,使用 Cookie 无疑是最方便的,因此我们一般都会将 SessionId 保存到 Cookie 中,当服务端收到请求后,通过验证 Cookie 中的信息来判断用户是否登录 。
首次登录时:
Cookie+Session方案流程
  1. 用户访问 some.com/pageX,并输入密码登录。
  2. 服务器验证密码无误后,会创建 SessionId,并将它保存起来。
  3. 服务器端响应这个 HTTP 请求,并通过 Set-Cookie 头信息,将 SessionId 写入 Cookie中。
  4. 服务器端的 SessionId 可能存放在很多地方,例如:内存、文件、数据库等。

第一次登录完成之后,后续的访问就可以直接使用 Cookie 进行身份验证了:
携带Cookie的访问

  1. 用户访问 a.com/pageB 页面时,会自动带上第一次登录时写入的 Cookie
  2. 服务器端比对 Cookie 中的 SessionId 和保存在服务器端的 SessionId 是否一致。
  3. 如果一致,则身份验证成功,访问页面;如果无效,则需要用户重新登录。

Cookie+Session的问题:

  1. 由于服务器端需要对接大量的客户端,也就需要存放大量的 SessionId,这样会导致服务器压力过大。
  2. 如果服务器端是一个集群,为了同步登录态,需要将 SessionId 同步到每一台机器上,无形中增加了服务器端维护成本。
  3. 由于 SessionId 存放在 Cookie 中,所以无法避免 CSRF 攻击。

二、Token 登录

Token 是通过服务端生成的一串字符串,以作为客户端请求的一个令牌。当第一次登录后,服务器会生成一个 Token 并返回给客户端,客户端后续访问时,只需带上这个 Token 即可完成身份认证。
首次登录时:
首次登录时
  1. 用户访问 some.com/pageX,输入账号密码,并点击登录。
  2. 服务器端验证账号密码无误,创建 Token
  3. 服务器端将 Token 返回给客户端,由客户端自由保存

后续访问时:

  1. 用户访问 some.com/pageY 时,带上第一次登录时获取的 Token
  2. 服务器端验证该 Token ,有效则身份验证成功,无效则踢回重新的登录。

Token 生成方式

最常见的 Token 生成方式是使用 JWTJson Web Token),它是一种简洁的、自包含的方法,用于通信双方之间以 JSON 对象的形式安全的传递信息。

使用 Token 后,服务器端并不会存储 Token,那怎么判断客户端发过来的 Token 是合法有效的呢?

答案其实就在 Token 字符串中,其实 Token 并不是一串杂乱无章的字符串,而是通过多种算法拼接组合而成的字符串。

JWT 算法主要分为 3 个部分:header(头信息),playload(消息体),signature(签名)。

  • header 部分指定了该 JWT 使用的签名算法;
  • playload 部分表明了 JWT 的意图;
  • signature 部分为 JWT 的签名,主要为了让 JWT 不能被随意篡改。

Token优点

  • 服务器端不需要存放 Token,所以不会对服务器端造成压力,即使是服务器集群,也不需要增加维护成本。
  • Token 可以存放在前端任何地方,可以不用保存在 Cookie 中,提升了页面的安全性。

Token不足

  • Token 下发之后,只要在生效时间之内,就一直有效,但是如果服务器端想收回此 Token 的权限,并不容易。

SSO单点登录

单点登录是指在同一帐号平台下的多个应用系统中,用户只需登录一次,即可访问所有相互信任的应用系统。本质就是在多个应用系统中共享登录状态。举例来说,百度贴吧和百度地图是百度公司旗下的两个不同的应用系统,如果用户在百度贴吧登录过之后,当他访问百度地图时无需再次登录,那么就说明百度贴吧和百度地图之间实现了单点登录。

流程:

  1. 用户访问网站 a.com 下的 pageA 页面。
  2. 由于没有登录,则会重定向到认证中心,并带上回调地址 www.sso.com?return_uri=a.com/pageA,以便登录后直接进入对应页面。
  3. 用户在认证中心输入账号密码,提交登录。
  4. 认证中心验证账号密码有效,然后重定向 a.com?ticket=123 带上授权码 ticket,并将认证中心 sso.com 的登录态写入 Cookie
  5. a.com 服务器中,拿着 ticket 向认证中心确认,授权码 ticket 真实有效。
  6. 验证成功后,服务器将登录信息写入 Cookie(此时客户端有 2 个 Cookie 分别存有 a.comsso.com 的登录态)。

认证中心登录完成之后,继续访问 a.com 下的其他页面:

这个时候,由于 a.com 存在已登录的 Cookie 信息,所以服务器端直接认证成功。

如果认证中心登录完成之后,访问 b.com 下的页面:

这个时候,由于认证中心存在之前登录过的 Cookie,所以也不用再次输入账号密码,直接返回第 4 步,下发 ticketb.com 即可。

SSO 机制实现方式

单点登录主要有三种实现方式:

  1. 父域 Cookie
  2. 认证中心
  3. LocalStorage 跨域

一般情况下,用户的登录状态是记录在 Session 中的,要实现共享登录状态,就要先共享 Session,但是由于不同的应用系统有着不同的域名,尽管 Session 共享了,但是由于 SessionId 是往往保存在浏览器 Cookie 中的,因此存在作用域的限制,无法跨域名传递,也就是说当用户在 a.com 中登录后,Session Id 仅在浏览器访问 a.com 时才会自动在请求头中携带,而当浏览器访问 b.com 时,Session Id 是不会被带过去的。实现单点登录的关键在于,如何让 Session Id(或 Token)在多个域中共享。

1. 父域 Cookie

Cookie 的作用域由 domain 属性和 path 属性共同决定。domain 属性的有效值为当前域或其父域的域名/IP地址,在 Tomcat 中,domain 属性默认为当前域的域名/IP地址。path 属性的有效值是以“/”开头的路径,在 Tomcat 中,path 属性默认为当前 Web 应用的上下文路径。

如果将 Cookiedomain 属性设置为当前域的父域,那么就认为它是父域 CookieCookie 有一个特点,即父域中的 Cookie 被子域所共享,也就是说,子域会自动继承父域中的 Cookie

利用 Cookie 的这个特点,可以将 Session Id(或 Token)保存到父域中就可以了。我们只需要将 Cookiedomain 属性设置为父域的域名(主域名),同时将 Cookiepath 属性设置为根路径,这样所有的子域应用就都可以访问到这个 Cookie 了。不过这要求应用系统的域名需建立在一个共同的主域名之下,如 tieba.baidu.com 和 map.baidu.com,它们都建立在 baidu.com 这个主域名之下,那么它们就可以通过这种方式来实现单点登录。

总结:此种实现方式比较简单,但不支持跨主域名。

2. 认证中心

我们可以部署一个认证中心,认证中心就是一个专门负责处理登录请求的独立的 Web 服务。

用户统一在认证中心进行登录,登录成功后,认证中心记录用户的登录状态,并将 Token 写入 Cookie。(注意这个 Cookie 是认证中心的,应用系统是访问不到的)

应用系统检查当前请求有没有 Token,如果没有,说明用户在当前系统中尚未登录,那么就将页面跳转至认证中心进行登录。由于这个操作会将认证中心的 Cookie 自动带过去,因此,认证中心能够根据 Cookie 知道用户是否已经登录过了。如果认证中心发现用户尚未登录,则返回登录页面,等待用户登录,如果发现用户已经登录过了,就不会让用户再次登录了,而是会跳转回目标 URL ,并在跳转前生成一个 Token,拼接在目标 URL 的后面,回传给目标应用系统。

应用系统拿到 Token 之后,还需要向认证中心确认下 Token 的合法性,防止用户伪造。确认无误后,应用系统记录用户的登录状态,并将 Token 写入 Cookie,然后给本次访问放行。(这个 Cookie 是当前应用系统的,其他应用系统是访问不到的)当用户再次访问当前应用系统时,就会自动带上这个 Token,应用系统验证 Token 发现用户已登录,于是就不会有认证中心什么事了。

总结:此种实现方式相对复杂,支持跨域,扩展性好,是单点登录的标准做法。

3. LocalStorage 跨域

单点登录的关键在于,如何让 Session Id(或 Token)在多个域中共享。但是 Cookie 是不支持跨主域名的,而且浏览器对 Cookie 的跨域限制越来越严格。

在前后端分离的情况下,完全可以不使用 Cookie,我们可以选择将 Session Id (或 Token )保存到浏览器的 LocalStorage 中,让前端在每次向后端发送请求时,主动将 LocalStorage 的数据传递给服务端。这些都是由前端来控制的,后端需要做的仅仅是在用户登录成功后,将 Session Id (或 Token )放在响应体中传递给前端。

在这样的场景下,单点登录完全可以在前端实现。前端拿到 Session Id (或 Token )后,除了将它写入自己的 LocalStorage 中之外,还可以通过特殊手段将它写入多个其他域下的 LocalStorage 中。

总结:此种实现方式完全由前端控制,几乎不需要后端参与,同样支持跨域。

SSO 单点登录退出

目前我们已经完成了单点登录,在同一套认证中心的管理下,多个产品可以共享登录态。现在我们需要考虑退出了,即:在一个产品中退出了登录,怎么让其他的产品也都退出登录?

原理其实不难,可以在每一个产品在向认证中心验证 ticket(token) 时,其实可以顺带将自己的退出登录 api 发送到认证中心。

当某个产品 c.com 退出登录时:

  1. 清空 c.com 中的登录态 Cookie
  2. 请求认证中心 sso.com 中的退出 api
  3. 认证中心遍历下发过 ticket(token) 的所有产品,并调用对应的退出 api,完成退出。

四、OAuth 第三方登录

OAuth 第三方登录方式通常使用以下三种方式:

  1. 微信登录。
  2. 微博登录。
  3. qq登录。等等...

这里以微信开放平台的接入流程为例:

  1. 首先,a.com 的运营者需要在微信开放平台注册账号,并向微信申请使用微信登录功能。
  2. 申请成功后,得到申请的 appidappsecret
  3. 用户在 a.com 上选择使用微信登录。
  4. 这时会跳转微信的 OAuth 授权登录,并带上 a.com 的回调地址。
  5. 用户输入微信账号和密码,登录成功后,需要选择具体的授权范围,如:授权用户的头像、昵称等。
  6. 授权之后,微信会根据拉起 a.com?code=123 ,这时带上了一个临时票据 code
  7. 获取 code 之后, a.com 会拿着 codeappidappsecret,向微信服务器申请 token,验证成功后,微信会下发一个 token
  8. 有了 token 之后, a.com 就可以凭借 token 拿到对应的微信用户头像,用户昵称等信息了。
  9. a.com 提示用户登录成功,并将登录状态写入 Cookie,以作为后续访问的凭证。

其他平台的接入方式可以去对应得官方文档查看,流程基本类似。

总结

  • Cookie + Session 历史悠久,适合于简单的后端架构,需开发人员自己处理好安全问题。
  • Token 方案对后端压力小,适合大型分布式的后端架构,但已分发出去的 token ,如果想收回权限,就不是很方便了。
  • SSO 单点登录,适用于中大型企业,想要统一内部所有产品的登录方式的情况。
  • OAuth 第三方登录,简单易用,对用户和开发者都友好,但第三方平台很多,需要选择合适自己的第三方登录平台。

说明

以上部分内容来源与自己复习时的网络查找,也主要用于个人学习,相当于记事本的存在,暂不列举链接文章。如果有作者看到,可以联系我将原文链接贴出。

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