分布式微服务系统主流常用的登录方案

前言: 单点登录其实是一个概念,主要是为了解决一次登录,多系统(本系统或外部系统)之间不需要重复登录的问题,就目前来说,主流的解决方案针对业务场景分为3个方向:

1: 同一公司,同父域下的单点登录解决方案.

如[http://map.baidu.com][[http://www.baidu.com][[http://image.baidu.com]
基于cookie开源项目代表: JWT;会详细介绍和实现;

2: 同一公司,不同域下的单点登录解决方案.

如[[http://www.taobao.com] [[http://www.tmall.com]]

基于中央认证服务器开源项目代表:CAS(https://github.com/apereo/cas); https://www.apereo.org/projects/cas

3: 不同公司之间,不同域下的第三方登录功能实现.

如第三方网站支持qq登录,微信登录,微博登录等;

基于OAuth2.0协议各大公司自己的支持;

一: 基于JWT的单点登录解决方案:

首先我们看一下图形,这个就是基于JWT解决方案的单点登录解决方案;

)

应用和原理 : 什么是JWT，什么业务场景使用JWT？

JWT：
JSON Web Tokens are an open, industry standard RFC 7519 method for representing claims securely between two parties.
JSONWeb令牌是一种开放的、行业标准的RFC7519方法，用于在双方之间安全地表示声明。

JWT 应用场景：

Authorization (授权) : 这是使用JWT的最常见场景。一旦用户登录，后续每个请求都将包含JWT，允许用户访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是现在广泛使用的JWT的一个特性，因为它的开销很小，并且可以轻松地跨域使用，JWT 省去了服务器存储用户信息的过程。

Information Exchange (信息交换) : 对于安全的在各方之间传输信息而言，JSON Web Tokens无疑是一种很好的方式。因为JWTs可以被签名，例如，用公钥/私钥对，你可以确定发送人就是它们所说的那个人。另外，由于签名是使用头和有效负载计算的，您还可以验证内容没有被篡改。

JWT的令牌结构看官方文档https://jwt.io/introduction 并解释

JSON Web Token由三部分组成，它们之间用圆点(.)连接。这三部分分别是：Header，Payload，Signature。

官网对于这个三部分的定义。一个典型的JWT Token是 tttttttt.yyyyyyyyyyy.eeeeeee 这样组成。

Header : 由两部分组成：token的类型（“JWT”）和算法名称（比如：HMAC SHA256或者RSA等等）。然后，用Base64对这个JSON编码就得到JWT的第一部分。

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。分为三种类型

1：registered claims。标准声明。一般常用于校验的有 iat，exp，nbf 校验 token 是否过期。

iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击

2：public claims。公开声明。可以存放任意信息，比如userid等。不是信息安全的。

3：private claims。私密声明。双方约定的信息。

Signature Base64(header).Base64(payload) + head中定义的算法 + 密钥生成一个字符串。

使用方式：

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage。

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

*// Authorization: Bearer *

另一种做法是，跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

通过代码实现JWT之单点登录(基于springboot+dubbo+zookeeper)

代码实现JWT服务器(基于dubbo实现):

JWTService:

package com.qianfeng.user;import com.qianfeng.user.dto.UserRequest;
import com.qianfeng.user.dto.UserResponse;/*** \* 用户服务对外接口* <p>* \* @author Martin*/
public interface IUserService {/*** \* 用户登录接口* \* @param request user info* \* @return 查询到的结果*/UserResponse login(UserRequest request);
}

JWT ServiceImpl:

package com.qianfeng.user;import com.qianfeng.user.dao.entity.UserEntity;
import com.qianfeng.user.dao.mapper.UserMapper;
import com.qianfeng.user.dto.UserRequest;
import com.qianfeng.user.dto.UserResponse;
import com.qianfeng.user.util.JWTTokenUtil;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.joda.time.DateTime;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/*** \* 用户业务实现类* \* @author Martin*/
@Service("userServiceImpl")
public class UserServiceImpl implements IUserService {undefined@Autowiredprivate UserMapper userMapper;/*** \* 用户登录方法实现* \* @param request 请求参数* \* @return 登录结果*/public UserResponse login(UserRequest request) {undefined//非空校验UserResponse ur = verification(request);if (null != ur) {undefinedreturn ur;}UserEntity ue = new UserEntity();ue.setUserName(request.getUserName());ue.setUserPass(request.getUserPass());//执行登录UserEntity user = userMapper.login(ue);ur = new UserResponse();if (null == user) { //登录失败ur.setCode(ErrorCode.CODE_LOGIN_FAIL);ur.setMsg(ErrorCode.MSG_LOGIN_FAIL);return ur;}//获取tokenMap<String, Object> map = new HashMap<>();map.put("uid", user.getUserID());map.put("exp", DateTime.now().plusSeconds(30).toDate().getTime() / 1000); //设置过期时间 当前时间的基础上加上30sString token = JWTTokenUtil.generatorToken(map); //通过封装的算法来获取tokenur.setToken(token);ur.setUid(user.getUserID());//将一些用户信息返回,可以封装一个通用类return ur;}//非空校验private UserResponse verification(UserRequest request) {undefinedUserResponse ur = null;//请求为空if (null == request) {undefinedur = new UserResponse();ur.setCode(ErrorCode.CODE_ERROR_SYSTEM);ur.setMsg(ErrorCode.MSG_ERROR_SYSTEM);return ur;}//用户名为空if (StringUtils.isEmpty(request.getUserName())) {undefinedur = new UserResponse();ur.setCode(ErrorCode.CODE_USER_EMPTY);ur.setMsg(ErrorCode.MSG_USER_EMPTY);return ur;}//密码为空if (StringUtils.isEmpty(request.getUserPass())) {undefinedur = new UserResponse();ur.setCode(ErrorCode.CODE_PASS_EMPTY);ur.setMsg(ErrorCode.MSG_PASS_EMPTY);return ur;}return ur;}
}

JWT Util:

package com.qianfeng.user.util;import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.xml.bind.DatatypeConverter;
import java.security.Key;
import java.util.Map;/*** \* JWT 生成token和提取token信息工具类* \* @author Martin*/
public class JWTTokenUtil {undefinedstatic SignatureAlgorithm sa = SignatureAlgorithm.HS256;//使用hs256算法//获取keyprivate static Key generatorKey() {undefinedbyte[] bin = DatatypeConverter.parseBase64Binary("2521afcf18c749c1a8a7615c03d15e43");Key key = new SecretKeySpec(bin, sa.getJcaName());return key;}/*** \* 将传过来的信息按照 Header，Payload，Signature 的方式组装一个字符串* \* @param payLoad* \* @return*/public static String generatorToken(Map<String, Object> payLoad) {undefinedObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();try {undefinedreturn Jwts.builder().setPayload(objectMapper.writeValueAsString(payLoad)).signWith(sa, generatorKey()).compact();} catch (JsonProcessingException e) {undefinede.printStackTrace();}return null;}/*** \* 将token解析，得到Payload内容* \* @param token* \* @return*/public static Claims phaseToken(String token) {undefined//将token解析成claimsJws<Claims> jws = Jwts.parser().setSigningKey(generatorKey()).parseClaimsJws(token);// jws.getHeader(); Header
// jws.getBody(); Payload
// jws.getSignature(); Signaturereturn jws.getBody();}}

代码实现JWT客户端请求:

tocken校验拦截器:

package com.qianfeng.conf.interceptor;import com.qianfeng.user.anno.Evade;
import com.qianfeng.user.util.CookieUtil;
import com.qianfeng.user.util.JWTTokenUtil;
import com.qianfeng.user.web.BaseController;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException;
import io.jsonwebtoken.SignatureException;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.boot.autoconfigure.web.servlet.error.AbstractErrorController;
import org.springframework.web.method.HandlerMethod;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
import org.springframework.web.servlet.resource.ResourceHttpRequestHandler;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.lang.reflect.Method;/*** \* 拦截器，如果没有token，直接返回结果。* \* @author Martin*/
public class TokenInterceptor implements HandlerInterceptor {undefined@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {undefinedif (handler instanceof ResourceHttpRequestHandler || handler instanceof AbstractErrorController) {undefinedreturn true;}System.out.println("start");HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;//如果需要规避if (hasEvade(handlerMethod)) {undefinedSystem.out.println("evade ： " + handlerMethod.toString());return true;}//从cookie中获取tokenString access_token = CookieUtil.getCookieValue(request, "access_token");//如果没有token，跳转到登录页面，这里需要判断一下是否是ajax请求if (StringUtils.isEmpty(access_token)) {undefinedSystem.out.println("token is null");return vafail(request, response);}Claims claims = null;try {undefinedclaims = JWTTokenUtil.phaseToken(access_token); //解析token} catch (ExpiredJwtException e) { //token已经过期System.out.println("token out time");return vafail(request, response);} catch (SignatureException e1) { //签名校验失败System.out.println("token signature fail");return vafail(request, response);}if (null != claims && !StringUtils.isEmpty(claims.get("uid").toString())) {undefinedSystem.out.println("token success");//获取id，并将id设置到Controllerif (handlerMethod.getBean() instanceof BaseController) {undefinedBaseController bean = (BaseController) handlerMethod.getBean();bean.setUserID(claims.get("uid").toString());}return true;}System.out.println("end");return false;}private boolean vafail(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {undefinedif (CookieUtil.isAjax(request)) {undefinedresponse.getWriter().println("{'result':'6666','msg':'no token'}");return false;}response.sendRedirect("login");return false;}/*** \* 验证是否可以规避，不需要拦截* \* @param handlerMethod* \* @return*/private boolean hasEvade(HandlerMethod handlerMethod) {undefinedMethod method = handlerMethod.getMethod();return method.getAnnotation(Evade.class) != null; //判断方法上面是否有自定义的规避注解。}@Overridepublic void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {undefined
// TODO}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {undefined
// TODO}
}

LoginController登录实现代码:

package com.qianfeng.user.web;import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference;
import com.qianfeng.user.anno.Evade;
import com.qianfeng.user.dto.UserRequest;
import com.qianfeng.user.dto.UserResponse;
import com.qianfeng.user.IUserService;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;/*** \* 登录* \* @author Martin*/
@Controller
public class LoginController extends BaseController {undefined@Reference //通过dubbo注入实现类IUserService userService;@GetMapping("/login")@Evade //自定义注解,配置该注解不拦截请求;public String jumpLogin() {undefinedreturn "login";}@RequestMapping(value = "/dologin")@Evadepublic String doLogin(UserRequest ur, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {undefinedUserRequest res = new UserRequest(ur.getUserName(), ur.getUserPass());if (null == userService) { //dubbo服务不可用return "error";}UserResponse rp = userService.login(res); //通过dubbo调用用户服务进行登录//登录失败跳转到登录页面if (null == response || StringUtils.isEmpty(rp.getUid())) {undefinedreturn "login";}//按照以前，如果登录成功，是需要将用户信息保存到session中。request.getSession().setAttribute("user", rp);request.setAttribute("uid", rp.getUid());//使用token的方式，将信息保存到客户端 access_token : 注意，这里在获取的时候也需要这个值
//response.addHeader("Set-Cookie","access_token="+rp.getToken()+";Path=/;HttpOnly"); //根目录的 cookie 设置tokenreturn "index";}//用来测试，是否可以直接访问资源@RequestMapping(value = "/buy")public String buy(HttpServletRequest request) {//从Session中获取用户信息UserResponse ur = (UserResponse) request.getSession().getAttribute("user");System.out.println("Session中： /buy : id " + ur.getUid());// System.out.println("Token中：/buy : id " + getUserID());
// request.setAttribute("uid",getUserID());return "info";}}

Evade 自定义注解配置不需要验证的请求:

package com.qianfeng.user.anno;import java.lang.annotation.*;/*** \* 自定义注解，该注解可以设置不拦截处理* \* @author Martin*/
@Documented
@Inherited
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Evade {}

以上为主要实现代码

二: 基于CAS同公司不同域的单点登录解决方案

Yelu大学研发的CAS单点登录原理:
!

主要步骤分为:

1:用户请求CAS Client的某一个网站,或者直接请求CAS Server登录页面;

2:用户到CAS Server的登录页面进行验证,验证成功,CAS Server返回ticket到客户端;

3:客户端再次请求CAS Client资源, CAS Client携带ticket到CAS Server认证,成功则继续访问;

实现步骤:

1: 搭建CAS Server端,可使用CAS的框架实现;可自定义登录页面;实现其内部接口即可;

2: 搭建CAS Client端,就是公司不同的服务器系统,携带秘钥即可;

三: 基于Auth2.0之第三方登录

OAuth 2.0是用于授权的行业标准协议。
OAuth 2.0 is the industry-standard protocol for authorization。
OAuth定义了四个角色:

资源所有者
能够授予对受保护资源的访问权限的实体。
当资源所有者是一个人时，它被称为
最终用户。
资源服务器
托管受保护资源的服务器，能够接受
并使用访问令牌响应受保护的资源请求。
客户
代表受保护的资源请求的应用程序
资源所有者及其授权。“客户”一词的确如此
并不意味着任何特定的实施特征（例如，
应用程序是在服务器，桌面还是其他服务器上执行
设备）。
授权服务器
服务器成功后向客户端发出访问令牌
验证资源所有者并获得授权。