单点登录原理及代码实现

这次废话少说，直接扔干货，自己也是刚刚学习的单点登录，如有问题，还请评论进行一起探讨。

一、单系统登录机制

1、http无状态协议

web应用采用的B/S架构，http作为通信协议。由于http本身是无状态协议，不存储任何登录信息，所以每次登录系统服务器之间都无任何关联，服务器都会进行独立处理操作。从网上盗个图来给大家进行解释下，下图将进行这个过程说明：在这里插入图片描述这也就意味着任何用户都可以进行访问服务器资源，如果想进行保护服务器的资源，那么就需要进行限制对服务器的请求；要想限制对服务器的请求，那么就需要进行鉴别服务器的请求，响应合法请求，忽略非法请求；要想进行鉴别是否合法请求，那么就需要清楚浏览器的状态。由于http协议无状态，那么就需要浏览器和服务器进行共同维护一个状态，这就是会话机制。

2、会话机制

   当浏览器第一次进行请求服务器时，服务器会创建一个会话，并将会话id作为响应浏览器的一部分，浏览器并且会存储这个会话id；当浏览器进行第二次第三次第n次进行访问浏览器时，请求上会带上会话id，服务器得到会话id时会进行判断是不是同一个用户，后续请求就会和第一次产生了关联；下图就会进行说明：在这里插入图片描述    服务器将在内存中进行保存会话id，那么浏览器中将在哪里保存呢，它有两种：
   1、在请求参数中进行保存会话id
   2、在cookie中进行保存
   将会话id作为每一个请求的参数，服务器接收请求并且能进行解析获得会话id，来进行判断是否是同一用户，很明显的可以看出这种方式不安全。那就用浏览器自身来进行维护会话id，每发一次请求时都进行自动发送会话id，cookie机制正好可以来做这件事，cookie本身就是一种来进行存储少量数据的机制，数据以“key/value”键值对来进行存储，浏览器请求时自动带上cookie信息。
   Tomcat会话机制当然也实现了cookie，访问tomcat服务器时，浏览器中会看到一个名为“JSESSIONID”的cookie，这个就是浏览器维护的会话id，如图所示：在这里插入图片描述

3、登录状态

刚刚学习了会话机制，那么登录状态就很容易明白，我们当浏览器第一次请求时，输入用户名和密码，会将用户名和密码拿去跟数据库进行比较，比较正确的话，将记录为合法用户，否则记录为非法用户，合法用户将进行标记为“已授权”或“已登录”等状态，既然是会话状态，那么自然保存在会话对象中，tomcat会话在会话对象中设置登录状态如下：

HttpSession session = request.getSession();
session.setAttribute("isLogin", true);

用户再次登录时，tomcat将在会话对象中查看会话对象：

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

二、多系统的复杂性

随着时代的进步，单系统时代已经成为了历史，现如今已经发展成为了复杂的多系统组成的应用群，面对如此多的子系统，当用户登录和退出的时候，难道需要一个一个的登录和退出吗，这种方式肯定是不可取的。如下图所示：在这里插入图片描述 web系统已经由单系统发展成为复杂的多系统应用群，这个复杂性应该由系统内部承担，而非用户进行承担复杂性。无论系统拥有多么多的子系统多么复杂，对用户来说都是一个整体，也就是说，用户访问web系统应用群应该像访问单系统一样，进行登录和退出一次就行。在这里插入图片描述单系统解决方案核心是cookie,cookie携带的会话id在浏览器和服务器之间维护会话状态，但是cookie是有限制的，这个限制就是域（通常对应网站的域名）的问题，浏览器发送http请求时会自动携带与该域匹配的cookie,并不是所有的cookie 在这里插入图片描述也许此时你们会说，可以使用一个共同的顶级域，也就是全部将域名设置成“*.baidu.com”，这种方法理论上可以的，甚至在早期有一些应用群都是这样解决的，但是实际中并不好，首先域名要进行统一，然后应用群要使用的技术都一致，要相同，不然cookie的key不相同，无法维持会话，并且无法实现宽平台语言的开发；第三：cookie本身是不安全的。
因此，需要单点登录来进行解决。

三、单点登录

单点登录的全称为Single Sign On（简称SSO），单点登录就是在多系统集群的情况下只需要进行登录其中一个系统，那么其他系统就可以得到授权无需再次登录，包括单点登录和单点注销两个部分。
相比较与单系统来说，SSO需要一个独立的认证中心，只有认证中心能够接受用户名和密码等安全信息，其他系统将不再提供注册登录入口，只接受认证中心的间接授权。间接授权通过令牌实现，认证中心判断是合法的用户会创建令牌，在接下来跳转的过程中，认证中心会将令牌作为参数发送给各个系统，子系统拿到令牌，即得到授权，可以借此创建局部会话，局部会话登录方式和单系统的登录方式相同。这也就是单点登录系统的原理，如图所示：在这里插入图片描述下面对上图进行分析解释：

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
sso认证中心发现用户未登录，将用户引导至登录页面
用户输入用户名密码提交登录申请
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
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使用该令牌创建与用户的会话，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发现用户未登录，跳转至sso认证中心，并将自己的地址作为参数
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
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使用该令牌创建与用户的局部会话，返回受保护资源

当用户登录成功时，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俗称为全局会话，用户与各个子系统创建的会话称为局部会话，局部会话创建后，用户可以访问子系统的受保护的资源，通过sso认证中心，全局会话和局部会话有如下关系：

局部会话存在，那么全局会话一定存在
全局会话存在，局部会话不一定存在
全局会话销毁，局部会话一定销毁

2、注销

单点登录自然需要单点注销。一个系统进行注销，那么所有系统都将进行注销。下图将进行说明：在这里插入图片描述 SSO认证中心一直监听全局会话状态，一旦全局会话销毁，那么监听器将通知所有注册系统执行注销操作。
下面将上图进行解释说明：

用户向系统1发起注销请求
系统1根据用户与系统1建立的会话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，同时取出所有用此令牌注册的系统地址
sso认证中心向所有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录页面

四、部署图

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，用下图描述在这里插入图片描述

五、实现

1、总体描述

我先总体介绍下我所实现的内容，这个应用群中包含有四个系统，分别为登录系统，主页系统，VIP系统和购物车系统。大致思路为：用户访问任意一个系统受保护资源时，会进行判断是否有访问令牌（是否登录），如果登录了则允许访问，如果未登录则直接拦截进行跳转至登录页面，进行登录，然后输入用户名和密码进行验证，如果正确，则生成令牌，分发给各个子系统，然后会进行跳转到刚刚用户所在的系统，然后验证其令牌，如果令牌正确，则可以进行访问受保护的系统资源。代码大致如下，创建的工程为gradle工程，使用的是template，大家也可以改成maven工程和前后端分离的项目。在这里插入图片描述
gradle的配置代码如下所示：

buildscript {repositories {mavenLocal()mavenCentral()}ext{springBootVersion = '2.1.3.RELEASE'}dependencies {classpath "org.springframework.boot:spring-boot-gradle-plugin:${springBootVersion}"}}subprojects {group 'com.sso'version '1.0-SNAPSHOT'apply plugin: 'java'apply plugin: 'io.spring.dependency-management'apply plugin: 'org.springframework.boot'repositories {mavenLocal()mavenCentral()}dependencies {compile 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok:1.18.2'compileOnly 'org.projectlombok:lombok:1.18.2'compile 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-thymeleaf'}
}

2、登录系统（sso-login）

在这里插入图片描述 LoginController.java代码如下图所示：
注意：此代码未进入数据库，模拟数据和进行验证，此子系统端口号为9000，记得在yml中进行配置端口号。

package com.sso.login.controller;import com.sso.login.utils.LoginCacheUtil;
import com.sso.pojo.User;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.HashSet;
import java.util.Optional;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/9/13  21:45* @Version 1.0*/
@Controller
@RequestMapping("/login")
public class LoginController {//模拟用户数据private static Set<User> dbUsers;static {dbUsers = new HashSet<>();dbUsers.add(new User(0,"zhangsan","zhangsan"));dbUsers.add(new User(1,"lisi","lisi"));dbUsers.add(new User(2,"wangwu","wangwu"));}@PostMappingpublic String doLogin(User user , HttpSession session , HttpServletResponse response){System.out.println("4444444："+user);//记录从哪个页面跳转的网址String target = (String) session.getAttribute("target");//模拟从数据库中通过登录的用户名和密码去查找数据库中的用户Optional<User> first = dbUsers.stream().filter(dbUser -> dbUser.getUsername().equals(user.getUsername()) &&dbUser.getPassword().equals(user.getPassword())).findFirst();//判断用户是否登录if (first.isPresent()){//保存用户登录信息//随机生成token，也就是令牌String token = UUID.randomUUID().toString();Cookie cookie = new Cookie("TOKEN", token);//解决跨域问题，注意127.0.0.1地址映射问题cookie.setDomain("codeshop.com");response.addCookie(cookie);//将信息存储在loginUser中LoginCacheUtil.loginUser.put(token,first.get());}else {//登录失败session.setAttribute("msg","用户名或密码错误");return "login";}//重定向到target地址return "redirect:"+target;}@GetMapping("info")@ResponseBodypublic ResponseEntity<User> getUserInfo(String token){if (!StringUtils.isEmpty(token)){User user = LoginCacheUtil.loginUser.get(token);return ResponseEntity.ok(user);}else {return new ResponseEntity<>(null, HttpStatus.BAD_REQUEST);}}
}

ViewController.java代码入下图所示：

package com.sso.login.controller;import com.sso.login.utils.LoginCacheUtil;
import com.sso.pojo.User;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpSession;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/9/13  21:48* @Version 1.0*/
//页面跳转逻辑
@Controller
@RequestMapping("/view")
public class ViewController {/*** 跳转到登录页面* @return*/@GetMapping("/login")//target可能为空，用@RequestParam注解去设置，cookie也是这种情况private String toLogin(@RequestParam(required = false,defaultValue = "") String target, HttpSession session, @CookieValue(required = false,value = "TOKEN") Cookie cookie){//如果target为空，则设置成主页网址，最后往主页进行跳转if (StringUtils.isEmpty(target)){target = "http://www.codeshop.com:9010";}if (cookie != null){//如果是已经登录的用户再次访问登录系统时，就要重定向String value = cookie.getValue();User user = LoginCacheUtil.loginUser.get(value);if (user != null){return "redirect:"+target;}}//重定向地址session.setAttribute("target",target);return "login";}
}

工具类如图所示：
在这里插入图片描述登录子系统启动类：
user.java实体类如图所示：
登录页面HTML如图所示：

2、主页面系统（sso-main）

主页面系统总架构：
端口号是9010，记得到配置文件中进行更改哦！
在这里插入图片描述 ViewController.java代码如图所示：

package com.sso.main.controller;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.CookieValue;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.Map;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/10/12  11:13* @Version 1.0*/
@Controller
@RequestMapping("/view")
public class ViewController {@Autowiredprivate RestTemplate restTemplate;private final String LOGIN_INFO_ADDRESS = "http://login.codeshop.com:9000/login/info?token=";@GetMapping("/index")public String toIndex(@CookieValue(required = false ,value = "TOKEN")Cookie cookie, HttpSession session){if (cookie != null){String token = cookie.getValue();//判断是否登录if (!StringUtils.isEmpty(token)){//取出登录用户且且存入进sessionMap result = restTemplate.getForObject(LOGIN_INFO_ADDRESS + token, Map.class);session.setAttribute("loginUser",result);}}return "index";}
}

启动类代码如图所示：
注意这里采用的是Spring中的RestTemplate模板类，大家可以自行百度。

在这里插入图片描述主页面显示如下图所示：

3、VIP系统

系统总体架构如图所示：
子系统端口号为9011，记得在配置文件更改哦。
在这里插入图片描述 viewController.java代码如图所示：

package com.sso.vip.controller;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.CookieValue;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.Map;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/10/12  11:22* @Version 1.0*/
@Controller
@RequestMapping("/view")
public class ViewController {@Autowiredprotected RestTemplate restTemplate;private final String USER_INFO_ADDRESS = "http://login.codeshop.com:9000/login/info?token=";@GetMapping("/index")public String toIndex(@CookieValue(required = false,value = "TOKEN") Cookie cookie,HttpSession session) {if (cookie != null){String token = cookie.getValue();if (!StringUtils.isEmpty(token)){Map result = restTemplate.getForObject(USER_INFO_ADDRESS + token, Map.class);session.setAttribute("loginUser",result);}}return "index";}
}

启动类（vipapp.java）如图所示：

package com.sso.vip;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/10/12  11:20* @Version 1.0*/
@SpringBootApplication
public class VipApp {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(VipApp.class,args);}@Beanpublic RestTemplate restTemplate(){return new RestTemplate();}
}

index.html页面如图所示：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Vip</title>
</head>
<body><h1>欢迎来到VIP系统</h1><span><a th:if="${session.loginUser == null}" href="http://login.codeshop.com:9000/view/login?target=http://vip.codeshop.com:9011/view/index">登录</a><a th:if="${session.loginUser != null}" href="#">退出</a></span><p th:unless="${session.loginUser == null}"><span style="color : red;" th:text="${session.loginUser.username}">已登录</span></p>
</body>
</html>

4、购物车系统（sso-cart）

总体概括如下图所示：
在这里插入图片描述 viewController.java如图所示：

package com.sso.cart.controller;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.CookieValue;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.util.Map;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/10/12  11:32* @Version 1.0*/
@Controller
@RequestMapping("view")
public class ViewController {@Autowiredprotected RestTemplate restTemplate;private final String USER_INFO_ADDRESS = "http://login.codeshop.com:9000/login/info?token=";@GetMapping("index")public String toIndex(@CookieValue(required = false,value = "TOKEN") Cookie cookie,HttpSession session){if (cookie != null){String token = cookie.getValue();if (!StringUtils.isEmpty(token)){Map result = restTemplate.getForObject(USER_INFO_ADDRESS+token, Map.class);session.setAttribute("loginUser",result);}}return "index";}
}

CartApp.java启动类如下图所示：

package com.sso.cart;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;/*** @Author: 闫高岭同志* @Date: 2020/10/12  11:24* @Version 1.0*/
@SpringBootApplication
public class CartApp {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(CartApp.class,args);}@Beanpublic RestTemplate restTemplate(){return new RestTemplate();}
}

cart页面（index.html）如图所示：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Cart</title>
</head>
<body><h1>欢迎来到Cart页面</h1><span><a th:if="${session.loginUser == null}" href="http://login.codeshop.com:9000/view/login?target=http://cart.codeshop.com:9012/view/index">登录</a><a th:if="${session.loginUser != null}" href="#">退出</a></span><p th:unless="${session.loginUser == null}"><span style="color : red;" th:text="${session.loginUser.username}"></span>已登录</p>
</body>
</html>