单点登录

一 . 单点登录简介

在企业级软件发展初期，企业系统往往很少，只有一到两个，每个系统都有其登录界面。可随着时代发展，用到的系统也越来越多，系统使用者在操作不同的系统时需要多次登录，且不同的账号密码让人十分难受。

于是单点登录(SSO)诞生了，他解决的问题是:可以只登录一个系统，就可以访问其他互相信任的应用系统。

 

如上图,只有SSO有登录模块，A1,A2,A3都没有登录模块，而当A1,A2,A3需要登录的时候则直接跳转到SSO进行登录，登录成功后则A1,A2,A3都可访问。

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，服务器会独立处理，不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。

但这也同时意味着，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

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，服务器取得请求中的会话id就知道是不是同一个用户了，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

1. 请求参数

2. cookie

将会话id作为每一个请求的参数，服务器接收请求自然能解析参数获得会话id，并借此判断是否来自同一会话，很明显，这种方式不靠谱。那就浏览器自己来维护这个会话id吧，每次发送http请求时浏览器自动发送会话id，cookie机制正好用来做这件事。cookie是浏览器用来存储少量数据的一种机制，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会话机制当然也实现了cookie，访问tomcat服务器时，浏览器中可以看到一个名为“JSESSIONID”的cookie，这就是tomcat会话机制维护的会话id，使用了cookie的请求响应过程如下图

1.3 登录状态

有了会话机制，登录状态就好明白了，我们假设浏览器第一次请求服务器需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“已授权”或者“已登录”等等之类的状态，既然是会话的状态，自然要保存在会话对象中，tomcat在会话对象中设置登录状态如下：

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录状态:

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

实现了登录状态的浏览器请求服务器模型如下图描述:

每次请求受保护资源时都会检查会话对象中的登录状态，只有 isLogin=true 的会话才能访问，登录机制因此而实现。

二 .技术实现

2.1 普通的登录验证机制

 

一般情况下，我们在浏览器(Browser)访问一个应用，都会在浏览器先输入用户名和密码，完成登录验证后，服务器的Session状态变成YES(已登录)，同时在浏览器留下该用户的唯一标识(Cookie)。以后再次访问该应用都会携带Cookie，服务器端根据该Cookie找到Session,通过session来判断这个用户是否登录。如果不做特殊配置，这个Cookie的名字叫做jsessionid，值在服务端（server）是唯一的。

2.2 同域下的单点登录

一个企业一般情况下只有一个域名，通过二级域名区分不同的系统。比如我们有个域名叫做：a.com，同时有两个业务系统分别为：app1.a.com和app2.a.com。我们要做单点登录（SSO），需要一个登录系统，叫做：sso.a.com。

我们只要在sso.a.com登录，app1.a.com和app2.a.com就也登录了。通过上面的登陆认证机制，我们可以知道，在sso.a.com中登录了，其实是在sso.a.com的服务端的session中记录了登录状态，同时在浏览器端（Browser）的sso.a.com下写入了Cookie。那么我们怎么才能让app1.a.com和app2.a.com登录呢？这里有两个问题：

• Cookie是不能跨域的，我们Cookie的domain属性是sso.a.com，在给app1.a.com和app2.a.com发送请求是带不上的。

• sso、app1和app2是不同的应用，它们的session存在自己的应用内，是不共享的。

 

那么我们如何解决这两个问题呢？针对第一个问题，sso登录以后，可以将Cookie的域设置为顶域，即.a.com，这样所有子域的系统都可以访问到顶域的Cookie。我们在设置Cookie时，只能设置顶域和自己的域，不能设置其他的域。比如：我们不能在自己的系统中给baidu.com的域设置Cookie。

Cookie的问题解决了，我们再来看看session的问题。我们在sso系统登录了，这时再访问app1，Cookie也带到了app1的服务端（Server），app1的服务端怎么找到这个Cookie对应的Session呢？这里就要把3个系统的Session共享，如图所示。共享Session的解决方案有很多，例如：Spring-Session。这样第2个问题也解决了。

同域下的单点登录就实现了，但这还不是真正的单点登录。

2.3 不同域下的单点登录

同域下的单点登录是巧用了Cookie顶域的特性。如果是不同域呢？不同域之间Cookie是不共享的，我们采用的方法是CAS。

 

上图是CAS单点登录的标准流程：

1. 用户访问app系统，app系统是需要登录的，但用户现在没有登录。

2. 跳转到CAS server，即SSO登录系统，以后图中的CAS Server我们统一叫做SSO系统。 SSO系统也没有登录，弹出用户登录页。

3. 用户填写用户名、密码，SSO系统进行认证后，将登录状态写入SSO的session，浏览器（Browser）中写入SSO域下的Cookie。

4. SSO系统登录完成后会生成一个ST（Service Ticket），然后跳转到app系统，同时将ST作为参数传递给app系统。

5. app系统拿到ST后，从后台向SSO发送请求，验证ST是否有效。

6. 验证通过后，app系统将登录状态写入session并设置app域下的Cookie。

至此，跨域单点登录就完成了。以后我们再访问app系统时，app就是登录的。接下来，我们再看看访问app2系统时的流程。

1. 用户访问app2系统，app2系统没有登录，跳转到SSO。

2. 由于SSO已经登录了，不需要重新登录认证。

3. SSO生成ST，浏览器跳转到app2系统，并将ST作为参数传递给app2。

4. app2拿到ST，后台访问SSO，验证ST是否有效。

5. 验证成功后，app2将登录状态写入session，并在app2域下写入Cookie。

这样，app2系统不需要走登录流程，就已经是登录了。SSO，app和app2在不同的域，它们之间的session不共享也是没问题的。

有人觉得，SSO系统登录后，跳回原业务系统时，带了个参数ST，业务系统还要拿ST再次访问SSO进行验证，觉得这个步骤有点多余。他想SSO登录认证通过后，通过回调地址将用户信息返回给原业务系统，原业务系统直接设置登录状态，这样流程简单，也完成了登录，不是很好吗？

其实这样问题时很严重的，如果我在SSO没有登录，而是直接在浏览器中敲入回调的地址，并带上伪造的用户信息，是不是业务系统也认为登录了呢？

三 . 总结

单点登录（SSO）的所有流程都介绍完了，原理大家都清楚了。总结一下单点登录要做的事情：

• 单点登录（SSO系统）是保障各业务系统的用户资源的安全 。

• 各个业务系统获得的信息是，这个用户能不能访问我的资源。

• 单点登录，资源都在各个业务系统这边，不在SSO那一方。 用户在给SSO服务器提供了用户名密码后，作为业务系统并不知道这件事。 SSO随便给业务系统一个ST，那么业务系统是不能确定这个ST是用户伪造的，还是真的有效，所以要拿着这个ST去SSO服务器再问一下，这个用户给我的ST是否有效，是有效的我才能让这个用户访问。