单点登录原理与实现方案探究（二）

本系列文章简介：

本系列文章将深入探究Java中的单点登录原理与实现方案。首先，我们将介绍单点登录的基本原理，探讨其在多应用环境下的工作流程。然后，我们将详细讨论目前流行的三种单点登录实现方案我们将分析每种实现方案的优缺点，以及适用场景。

在实现方案探究的过程中，我们将结合具体的Java代码示例，以帮助读者更好地理解和应用这些解决方案。我们将介绍如何使用Spring Security和Spring Boot等开源框架来实现单点登录功能，并提供详细的步骤和注意事项。

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1、前言

2、Java中的单点登录实现方案

2.1 使用Spring Security实现单点登录

2.2 使用CAS（Central Authentication Service）实现单点登录

2.3 使用Shiro实现单点登录

3、单点登录的实践案例

3.1 公司内部系统单点登录案例示例：

3.2 跨域单点登录案例

4、单点登录的发展趋势和未来展望

5、结语

1、前言

单点登录（Single Sign-On，简称SSO）是一种通过集中的身份认证机制，使用户只需要一次登录就可以访问多个应用系统的解决方案。

本文将跟随《单点登录原理与实现方案探究（一）》的进度，继续介绍单点登录。希望通过本系列文章的学习，您将能够更好地理解单点登录的内部工作原理，掌握单点登录的使用技巧，以及通过合理的设计完成最佳实践，充分发挥单点登录的潜力，为系统的高效运行提供有力保障。

2、Java中的单点登录实现方案

2.1 使用Spring Security实现单点登录

使用Spring Security实现单点登录的步骤如下：

创建一个基于Spring Boot的Java项目，并添加Spring Security依赖。
配置Spring Security，包括配置用户认证、授权、表单登录等。
实现一个认证服务，用于验证用户的登录凭证，并生成一个令牌。
在其他需要进行单点登录的应用中，配置Spring Security，使用相同的认证服务进行验证。
在需要进行单点登录的应用中，配置Spring Security，将认证成功后的令牌保存到Session中。
在其他需要进行单点登录的应用中，配置Spring Security，使用相同的认证服务进行验证，并判断Session中是否存在令牌。

下面是一个使用Spring Security实现单点登录的示例代码：

创建一个基于Spring Boot的Java Web项目，并添加以下依赖：

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

2. 创建一个配置类，配置Spring Security：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.authorizeRequests().antMatchers("/login").permitAll().anyRequest().authenticated().and().formLogin().loginPage("/login").defaultSuccessUrl("/home").permitAll().and().logout().permitAll();}@Overrideprotected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {auth.inMemoryAuthentication().withUser("user").password("password").roles("USER");}
}

这个配置类配置了用户认证、授权和表单登录，所有请求都需要认证通过才能访问，登录成功后跳转到 "/home"。

3. 创建一个认证服务，用于验证用户的登录凭证，并生成一个令牌：

@Service
public class AuthenticationService {public String authenticate(String username, String password) {// TODO: 验证用户名和密码// 生成一个令牌String token = UUID.randomUUID().toString();return token;}
}

4. 在登录控制器中使用认证服务进行验证，并将认证成功后的令牌存储在Session中：

@Controller
public class LoginController {@Autowiredprivate AuthenticationService authenticationService;@PostMapping("/login")public String login(@RequestParam String username, @RequestParam String password, HttpSession session) {String token = authenticationService.authenticate(username, password);session.setAttribute("token", token);return "redirect:/home";}
}

5. 在其他需要进行单点登录的应用中配置Spring Security，并检查Session中是否存在令牌：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.authorizeRequests().antMatchers("/home").authenticated().anyRequest().permitAll().and().formLogin().loginPage("/login").defaultSuccessUrl("/home").permitAll();}@Overrideprotected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {// 配置认证服务}@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.authorizeRequests().antMatchers("/home").authenticated().anyRequest().permitAll().and().formLogin().loginPage("/login").defaultSuccessUrl("/home").permitAll();}@Overrideprotected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {http.authorizeRequests().antMatchers("/home").authenticated().anyRequest().permitAll().and().formLogin().loginPage("/login").defaultSuccessUrl("/home").permitAll();}
}

这样，当用户在一个应用中登录后，访问其他需要进行单点登录的应用时，会自动跳转到登录页面，并且登录成功后会根据配置的默认成功URL进行跳转。

2.2 使用CAS（Central Authentication Service）实现单点登录

使用CAS实现单点登录的基本步骤如下：

部署CAS服务器：首先需要部署一个CAS服务器，该服务器负责用户的认证和授权功能。CAS服务器会生成一个票据（ticket），并将该票据返回给客户端。
配置应用程序：在应用程序中配置CAS服务器的URL，并将应用程序注册到CAS服务器。
用户认证：用户访问应用程序时，应用程序重定向到CAS服务器进行用户认证。用户在CAS服务器上输入用户名和密码进行登录认证。
生成票据：CAS服务器认证成功后，生成一个票据，并将该票据返回给应用程序。
应用程序验证：应用程序收到票据后，将票据发送给CAS服务器进行验证。如果票据有效，CAS服务器会返回一个用户凭证（principal），应用程序可以使用该凭证获取用户信息。

下面是一个使用CAS实现单点登录的示例：

部署CAS服务器：首先需要部署一个CAS服务器，可以使用官方提供的CAS Server或者其他CAS服务器如Apereo CAS。
配置应用程序：在应用程序的web.xml配置文件中添加以下内容：

<filter><filter-name>CAS Single Sign Out Filter</filter-name><filter-class>org.jasig.cas.client.session.SingleSignOutFilter</filter-class>
</filter><filter><filter-name>CAS Authentication Filter</filter-name><filter-class>org.jasig.cas.client.authentication.AuthenticationFilter</filter-class><init-param><param-name>casServerLoginUrl</param-name><param-value>https://cas-server-url/login</param-value></init-param><init-param><param-name>serverName</param-name><param-value>https://your-app-url</param-value></init-param>
</filter><filter-mapping><filter-name>CAS Single Sign Out Filter</filter-name><url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping><filter-mapping><filter-name>CAS Authentication Filter</filter-name><url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

3. 用户认证：当用户访问应用程序时，会自动重定向到CAS服务器进行用户认证。

4. 应用程序验证：应用程序可以在需要验证用户身份的地方调用以下代码进行CAS票据验证：

import org.jasig.cas.client.validation.Cas20ProxyTicketValidator;public class CasTicketValidator {public static void main(String[] args) {// CAS服务器URLString casServerUrl = "https://cas-server-url";// 应用程序URLString appUrl = "https://your-app-url";// 获取CAS票据String ticket = "cas-ticket";// 创建CAS票据验证器Cas20ProxyTicketValidator ticketValidator = new Cas20ProxyTicketValidator(casServerUrl);// 配置应用程序URLticketValidator.setService(appUrl);try {// 验证CAS票据ticketValidator.validate(ticket);// 获取用户凭证String principal = ticketValidator.getUser();System.out.println("User principal: " + principal);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

这个示例中，我们调用Cas20ProxyTicketValidator类来验证CAS票据。首先创建一个验证器对象，然后设置CAS服务器URL和应用程序URL。最后调用validate方法验证票据并获取用户凭证。

以上就是使用CAS实现单点登录的基本方案和示例。实际应用中，还需要根据具体情况进行一些调整和配置。

2.3 使用Shiro实现单点登录

在Java中使用Shiro实现单点登录有以下步骤：

引入Shiro依赖：在项目的pom.xml文件中添加Shiro的依赖。

<dependency><groupId>org.apache.shiro</groupId><artifactId>shiro-core</artifactId><version>1.7.1</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.shiro</groupId><artifactId>shiro-web</artifactId><version>1.7.1</version>
</dependency>

2. 配置Shiro：在项目的shiro.ini文件中配置Shiro的认证和授权信息，以及设置单点登录的相关配置。

# 配置Realm，用于认证和授权
myRealm = com.example.MyRealm
securityManager.realms = $myRealm# 配置Session管理器，用于实现单点登录
sessionManager = org.apache.shiro.web.session.mgt.DefaultWebSessionManager
sessionManager.globalSessionTimeout = 1800000   # 设置Session超时时间为30分钟
securityManager.sessionManager = $sessionManager# 配置Cookie管理器，用于实现单点登录
cookieManager = org.apache.shiro.web.servlet.SimpleCookie
cookieManager.name = sid   # 设置Cookie的名称为sid
securityManager.sessionManager.sessionIdCookie = $cookieManager

3. 实现自定义Realm：创建一个自定义的Realm，用于实现用户认证和授权逻辑。

public class MyRealm extends AuthorizingRealm {@Overrideprotected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {// 用户认证逻辑// 根据token中的用户名查询数据库，获取用户信息// 如果用户不存在，则抛出UnknownAccountException异常// 如果密码不正确，则抛出IncorrectCredentialsException异常// 如果认证通过，返回AuthenticationInfo对象}@Overrideprotected AuthorizationInfo doGetAuthorizationInfo(PrincipalCollection principals) {// 用户授权逻辑// 从PrincipalCollection中获取用户名// 根据用户名查询数据库，获取用户角色和权限信息// 构建AuthorizationInfo对象，并设置角色和权限信息// 返回AuthorizationInfo对象}
}

4. 配置Web过滤器：在项目的web.xml文件中配置Shiro的Web过滤器，用于拦截需要认证和授权的请求。

<filter><filter-name>shiroFilter</filter-name><filter-class>org.apache.shiro.web.servlet.ShiroFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping><filter-name>shiroFilter</filter-name><url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

5. 编写登录页面：创建一个登录页面，用于用户输入用户名和密码进行认证。

<form method="post" action="/login"><input type="text" name="username" placeholder="Username" required><input type="password" name="password" placeholder="Password" required><button type="submit">Log In</button>
</form>

6. 编写登录请求处理器：创建一个登录请求处理器，用于处理用户提交的登录请求，并进行认证。

@WebServlet("/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {String username = request.getParameter("username");String password = request.getParameter("password");// 获取当前用户的认证主体Subject currentUser = SecurityUtils.getSubject();if (!currentUser.isAuthenticated()) {// 创建用户名密码TokenUsernamePasswordToken token = new UsernamePasswordToken(username, password);try {// 进行用户认证currentUser.login(token);} catch (AuthenticationException e) {// 认证失败，跳转到登录页，并显示错误消息request.setAttribute("errorMessage", "Invalid username or password.");request.getRequestDispatcher("/login.jsp").forward(request, response);return;}}// 认证成功，重定向到首页response.sendRedirect("/");}
}

这样，当用户访问受保护的资源时，Shiro会拦截请求并跳转到登录页面，用户输入用户名和密码后，Shiro会进行认证并跳转回原来请求的资源。

示例代码仅提供了基本的实现，实际项目中还需根据具体需求进行完善和调整。

3、单点登录的实践案例

3.1 公司内部系统单点登录案例示例：

公司内部系统单点登录案例: 假设公司有三个内部系统：人力资源管理系统（HRM），财务管理系统（FMS）和客户关系管理系统（CRM）。为了提高员工的工作效率，公司决定实施单点登录（SSO），员工只需要登录一次，就可以访问所有系统。

以下是一个示例场景：

员工张三登录公司的员工门户网站。
张三在员工门户网站的针对每个系统的链接上单击，例如“HRM系统”。
员工门户网站将张三的登录凭证发送给SSO认证服务器进行验证。
SSO认证服务器验证张三的凭证，并将一个加密的令牌返回给员工门户网站。
员工门户网站将该令牌传递给HRM系统。
HRM系统收到令牌后，将其发送给SSO认证服务器进行验证。
SSO认证服务器验证令牌的有效性，并将验证结果返回给HRM系统。
如果令牌有效，HRM系统将允许张三登录，并显示张三的HRM系统首页。
张三可以在HRM系统内进行工作，无需再次登录。
如果张三想访问FMS系统，他只需要单击员工门户网站上的FMS系统链接。
员工门户网站将张三的令牌传递给FMS系统。
FMS系统收到令牌后，将其发送给SSO认证服务器进行验证。
SSO认证服务器验证令牌的有效性，并将验证结果返回给FMS系统。
如果令牌有效，FMS系统将允许张三登录，并显示张三的FMS系统首页。
张三可以在FMS系统内进行工作，无需再次登录。
同样的流程也适用于CRM系统和其他内部系统。

通过单点登录，公司可以提高员工的工作效率，减少登录次数和密码管理的负担。同时，也可以提高系统的安全性，通过集中的认证服务器来验证用户的身份，减少了对每个内部系统的登录认证过程。

3.2 跨域单点登录案例

跨域单点登录是指在多个子域名或不同域名之间实现单一身份认证，用户只需要登录一次，即可在不同的子域名或不同域名下访问受保护的资源。

以下是一个使用Java实现跨域单点登录的示例：

创建一个公共的用户认证系统（例如认证中心），负责用户的登录认证。
在认证中心中设置一个接口进行用户认证，例如/auth接口。
在其他子域名或不同域名的应用中，用户访问受保护的资源时，首先检查用户是否登录。
如果用户没有登录，将用户重定向到认证中心的登录页面。
用户在认证中心登录成功后，认证中心会生成一个令牌（token），保存用户的信息，并将令牌返回给应用。
应用在收到令牌后，将令牌保存在Cookie中，并发送给用户。
用户在访问其他子域名或不同域名下的资源时，每次请求都会带上Cookie。
应用在收到请求时，从Cookie中获取令牌。
应用将令牌发送给认证中心进行验证，验证通过后，应用可以根据令牌中的用户信息，判断用户是否已经登录。

以下是示例代码：

在认证中心中的Controller中，处理用户登录请求：

@RestController
public class AuthController {@RequestMapping("/auth")public String auth(@RequestParam("username") String username, @RequestParam("password") String password) {// 验证用户名和密码是否正确if (checkUsernameAndPassword(username, password)) {// 生成令牌String token = generateToken(username);// 保存令牌saveToken(token);return token;} else {return "登录失败";}}// 验证用户名和密码是否正确private boolean checkUsernameAndPassword(String username, String password) {// ...}// 生成令牌private String generateToken(String username) {// ...}// 保存令牌private void saveToken(String token) {// ...}}

在其他子域名或不同域名的Controller中，处理受保护资源的请求：

@RestController
public class ResourceController {@RequestMapping("/resource")public String getResource(@CookieValue(value="token", required=false) String token) {// 检查是否存在令牌if (token != null) {// 发送令牌给认证中心进行验证boolean validToken = checkToken(token);if (validToken) {// 验证通过，返回受保护的资源return "受保护的资源";}}// 用户未登录或令牌验证失败return "请先登录";}// 发送令牌给认证中心进行验证private boolean checkToken(String token) {// ...}}

以上示例代码仅是一个简单的跨域单点登录实现示例，实际应用中可能还涉及更多复杂的业务逻辑和安全性考虑。

4、单点登录的发展趋势和未来展望

随着互联网应用的不断增加和用户对便利性和安全性的不断追求，单点登录技术正逐渐成为企业和用户的首选。

以下是单点登录发展的趋势和未来展望：

云计算和移动设备的普及：随着云计算和移动设备的普及，用户越来越多地使用多个不同的应用程序。单点登录能够提供跨平台和跨设备的身份验证，为用户提供更好的用户体验和便利性。
多因素身份验证的增强安全性：随着网络安全问题的日益严峻，多因素身份验证（MFA）正逐渐成为一种常见的安全措施。未来的单点登录系统将会集成MFA功能，进一步提高用户的身份验证安全性。
社交媒体和第三方认证：越来越多的应用程序允许用户使用社交媒体账号进行登录，这种方式简化了用户的注册和登录过程。未来的单点登录系统将更加适应这种趋势，提供与社交媒体和第三方认证的集成。
面向用户的个性化体验：未来的单点登录系统将更加注重用户体验，提供个性化的登录和身份验证方式。例如，用户可以选择使用指纹、面部识别或声音识别等生物特征进行登录。
区块链技术的应用：区块链技术具有去中心化、安全性高等特点，未来的单点登录系统可能会采用区块链技术来存储用户的身份验证信息，提供更高的安全性和防篡改能力。

综上所述，单点登录技术将会在未来继续发展，为用户提供更好的身份验证体验和安全性保障。同时，随着技术的不断进步，单点登录系统将会与其他先进技术集成，提供更加智能和个性化的用户体验。