单点登录（SSO）-- 实现单点登录的几种方式

1.为什么需要单点登录

三个角度：
1.1 方便用户的使用：用户登录一次，可以使用不同的服务和页面，省了忘记密码的痛苦1.2 简化开发：'SSO'让开发人员只要开发一个通用的身份验证框架，就不用为身份验证操心了1.3 方便管理：
如果应用程序加入了单点登录协议，管理用户帐号的负担就会减轻。简化的程度取决于应用程序，因为
SSO 只处理身份验证。所以，应用程序可能仍然需要设置用户的属性（比如访问特权）。

2.单点登陆的来源

2.1早期的单机部署：web单系统应用早期开发web应用都是所有的包放在一起打成一个war包放入tomcat容器来运行的。
所有的功能和业务：后台管理,门户界面的等，	都是由这一个war来支持的。
这样的单应用,也称之为巨石应用,因为十分不好扩展和拆分。在巨石应用下,用户的登录以及权限就显得十分简单。用户登录成功后,把相关信息放入会话中。
HTTP维护这个会话,再每次用户请求服务器的时候来验证这个会话即可,大致可以用下图来表示:

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验证登录的这个会话就是session,维护了用户状态,也就是所谓的HTTP有状态协议,
我们经常可以在浏览器中看到JSESSIONID,这个就是用来维持这个关系的key。

2.2分布式集群部署：
由于网站的访问量越来也大，单机部署已经是巨大瓶颈，所以才有了后来的分布式集群部署。例如：如果引入集群的概念,1单应用可能重新部署在3台tomcat以上服务器,使用nginx来实现反向代理。
此时,这个session就无法在这3台tomcat上共享,用户信息会丢失，所以不得不考虑多服务器之间的session同步问
题，这就是单点登陆的来源。

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3、单点登陆的实现方式

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a.使用cookie作为媒介，存放用户凭证。 用户登录父应用之后，应用返回一个加密的cookie.
b.当用户访问子应用的时候，携带上这个cookie，授权应用解密cookie并进行校验，校验通过则登录当前用户。
c.不难发现以上方式把信任存储在客户端的Cookie中，这种方式很容易令人质疑：- Cookie不安全 - 不能跨域实现免登对于第一个问题，通过加密Cookie可以保证安全性，当然这是在源代码不泄露的前提下。
如果Cookie的加密算法泄露，攻击者通过伪造Cookie则可以伪造特定用户身份，这是很危险的。

**2.分布式session方式实现单点登录**
例如阿里有很多系统分割为多个子系统，独立部署后，不可避免的会遇到会话管理的问题，
类似这样的电商网站一般采用分布式Session实现。进一步可以根据分布式Session，建立完善的单点登录或账户管理系统。流程运行：
（1） 用户第一次登录时，将会话信息（用户Id和用户信息），比如以用户Id为Key，写入分布式Session；
（2） 用户再次登录时，获取分布式Session，是否有会话信息，如果没有则调到登录页；
（3） 一般采用Cache中间件实现，建议使用Redis，因此它有持久化功能，方便分布式Session宕机后，可以从持久化存储中加载会话信息；
（4） 存入会话时，可以设置会话保持的时间，比如15分钟，超过后自动超时；结合Cache中间件，实现的分布式Session，可以很好的模拟Session会话。

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4. 单点登录技术方案(Spring security Oauth2)

分布式系统要实现单点登录，通常将认证系统独立抽取出来，并且将用户身份信息存储在单独的存储介质，比如： MySQL、Redis，考虑性能要求，通常存储在Redis中，如下图：
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Java中有很多用户认证的框架都可以实现单点登录：

 1、Apache Shiro. 2、CAS 3、Spring security

4.1 Spring security Oauth2认证解决方案

Spring security 是一个强大的和高度可定制的身份验证和访问控制框架，集成了Oauth2协议>
下图是项目认证架构图：

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1、用户请求认证服务完成认证。2、认证服务下发用户身份令牌，拥有身份令牌表示身份合法。3、用户携带令牌请求资源服务，请求资源服务必先经过网关。4、网关校验用户身份令牌的合法，不合法表示用户没有登录，如果合法则放行继续访问。5、资源服务获取令牌，根据令牌完成授权。6、资源服务完成授权则响应资源信息。

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实际认证功能流程图如下：

执行流程：

1、用户登录，请求认证服务 
2、认证服务认证通过，生成jwt令牌，将jwt令牌及相关信息写入Redis，并且将身份令牌写入cookie()
3、用户访问资源页面，带着cookie到网关 
4、网关从cookie获取token，并查询Redis校验token,如果token不存在则拒绝访问，否则放行 
5、用户退出，请求认证服务，清除redis中的token，并且删除cookie中的token

使用redis存储用户的身份令牌有以下作用：

1、实现用户退出注销功能，服务端清除令牌后，即使客户端请求携带token也是无效的。 
2、由于jwt令牌过长，不宜存储在cookie中，所以将jwt令牌存储在redis，由客户端请求服务端获取并在客户端存储。

认证服务需要实现的功能如下：

1、登录接口
前端post提交账号、密码等，用户身份校验通过，生成令牌，并将令牌存储到redis。 将令牌写入cookie。2、退出接口 校验当前用户的身份为合法并且为已登录状态。 将令牌从redis删除。 删除cookie中的令牌

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4.2 Jwt令牌

JSON Web Token（JWT）是一个开放的行业标准（RFC 7519）
它定义了一种简介的、自包含的协议格式，用于在通信双方传递json对象，传递的信息经过数字签名可以被验证和信任。
JWT可以使用HMAC算法或使用RSA的公 钥/私钥对来签名，防止被篡改。

官网：https://jwt.io/
标准：https://tools.ietf.org/html/rfc7519

JWT令牌的优点：
1、jwt基于json，非常方便解析。 
2、可以在令牌中自定义丰富的内容，易扩展。 
3、通过非对称加密算法及数字签名技术，JWT防止篡改，安全性高。 
4、资源服务使用JWT可不依赖认证服务即可完成授权。缺点：
１、JWT令牌较长，占存储空间比较大。

4.21令牌结构

JWT令牌由三部分组成，每部分中间使用点（.）分隔，比如：xxxxx.yyyyy.zzz
1.Header:
头部包括令牌的类型（即JWT）及使用的哈希算法（如HMAC SHA256或RSA）
一个例子如下：
下边是Header部分的内容
{"alg": "HS256","typ": "JWT"
}
将上边的内容使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第一部分.

Payload:
第二部分是负载，内容也是一个json对象，它是存放有效信息的地方，它可以存放jwt提供的现成字段，比 如：iss（签发者）,exp（过期时间戳）, sub（面向的用户）等，也可自定义字段。此部分不建议存放敏感信息，因为此部分可以解码还原原始内容。最后将第二部分负载使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第二部分。一个例子：
{"sub": "1234567890","name": "456","admin": true
}

Signature
第三部分是签名，此部分用于防止jwt内容被篡改。这个部分使用base64url将前两部分进行编码，编码后使用点（.）连接组成字符串，最后使用header中声明 签名算法进行签名。一个例子：
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." +base64UrlEncode(payload),secret)
base64UrlEncode(header)：jwt令牌的第一部分。base64UrlEncode(payload)：jwt令牌的第二部分。secret：签名所使用的密钥。

4.22 生成私钥公钥

JWT令牌生成采用非对称加密算法
1、生成密钥证书下边命令生成密钥证书，采用RSA 算法每个证书包含公钥和私钥

keytool -genkeypair -alias changgou -keyalg RSA -keypass changgou -keystore changgou.jks -storepass changgou

Keytool 是一个java提供的证书管理工具

-alias：密钥的别名 
-keyalg：使用的hash算法 
-keypass：密钥的访问密码 
-keystore：密钥库文件名，changgou.jks保存了生成的证书 
-storepass：密钥库的访问密码

查询证书信息：

keytool -list -keystore changgou.jks

2、导出公钥
openssl是一个加解密工具包，这里使用openssl来导出公钥信息。

安装 openssl：http://slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html
配置openssl的path环境变量，cmd进入changgou.jks文件所在目录执行如下命令：

keytool -list -rfc --keystore changgou.jks | openssl x509 -inform pem -pubkey

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下面段内容是公钥

将上边的公钥拷贝到文本public.key文件中，合并为一行,可以将它放到需要实现授权认证的工程中。