如何設(shè)計(jì)一套單點(diǎn)登錄系統(tǒng)
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一、介紹
昨天介紹了API接口設(shè)計(jì)token鑒權(quán)方案，其實(shí)token鑒權(quán)最佳的實(shí)踐場景就是在單點(diǎn)登錄系統(tǒng)上。
在企業(yè)發(fā)展初期，使用的后臺(tái)管理系統(tǒng)還比較少，一個(gè)或者兩個(gè)。
以電商系統(tǒng)為例，在起步階段，可能只有一個(gè)商城下單系統(tǒng)和一個(gè)后端管理產(chǎn)品和庫存的系統(tǒng)。
隨著業(yè)務(wù)量越來越大，此時(shí)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)會(huì)越來越復(fù)雜，項(xiàng)目會(huì)劃分成多個(gè)組，每個(gè)組負(fù)責(zé)各自的領(lǐng)域，例如：A組負(fù)責(zé)商城系統(tǒng)的開發(fā)，B組負(fù)責(zé)支付系統(tǒng)的開發(fā)，C組負(fù)責(zé)庫存系統(tǒng)的開發(fā)，D組負(fù)責(zé)物流跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)，E組負(fù)責(zé)每日業(yè)績報(bào)表統(tǒng)計(jì)的開發(fā)...等等。
規(guī)模變大的同時(shí)，人員也會(huì)逐漸的增多，以研發(fā)部來說，大致的人員就有這么幾大類：研發(fā)人員、測試人員、運(yùn)維人員、產(chǎn)品經(jīng)理、技術(shù)支持等等。
他們會(huì)頻繁的登錄各自的后端業(yè)務(wù)系統(tǒng)，然后進(jìn)行辦公。
此時(shí)，我們可以設(shè)想一下，如果每個(gè)組都自己開發(fā)一套后端管理系統(tǒng)的登錄，假如有10個(gè)這樣的系統(tǒng)，同時(shí)一個(gè)新入職的同事需要每個(gè)系統(tǒng)都給他開放一個(gè)權(quán)限，那么我們可能需要給他開通10個(gè)賬號。
隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，大點(diǎn)的公司，可能高達(dá)一百多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，那豈不是要配置一百多個(gè)賬號，讓人去做這種操作，豈不傷天害理。
面對這種繁瑣而且又無效的工作，IT大佬們想到一個(gè)辦法，那就是開發(fā)一套登錄系統(tǒng)，所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都認(rèn)可這套登錄系統(tǒng)，那么就可以實(shí)現(xiàn)只需要登錄一次，就可以訪問其他相互信任的應(yīng)用系統(tǒng)。
這個(gè)登錄系統(tǒng)，我們把它稱為：單點(diǎn)登錄系統(tǒng)。
好了，言歸正傳，下面我們從兩個(gè)方面來介紹單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
- 方案設(shè)計(jì)
- 項(xiàng)目實(shí)踐
二、方案設(shè)計(jì)
2.1、單體后端系統(tǒng)登錄
在傳統(tǒng)的單體后端系統(tǒng)中，簡單點(diǎn)的操作，我們一般都會(huì)這么玩，用戶使用賬號、密碼登錄之后，服務(wù)器會(huì)給當(dāng)前用戶創(chuàng)建一個(gè)session會(huì)話，同時(shí)也會(huì)生成一個(gè)cookie，最后返回給前端。
當(dāng)用戶訪問其他后端的服務(wù)時(shí)，我們只需要檢查一下當(dāng)前用戶的session是否有效，如果無效，就再次跳轉(zhuǎn)到登錄頁面;如果有效，就進(jìn)入業(yè)務(wù)處理流程。
但是，如果訪問不同的域名系統(tǒng)時(shí)，這個(gè)cookie是無效的，因此不能跨系統(tǒng)訪問，同時(shí)也不支持集群環(huán)境的共享。
對于單點(diǎn)登錄的場景，我們需要重新設(shè)計(jì)一套新的方案。
2.2、單點(diǎn)登錄系統(tǒng)登錄
先來一張圖!
這個(gè)流程圖，就是單點(diǎn)登錄系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)之間的交互圖。
當(dāng)用戶登錄某應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)把將客戶端傳入的token，調(diào)用單點(diǎn)登錄系統(tǒng)驗(yàn)證token合法性接口，如果不合法就會(huì)跳轉(zhuǎn)到單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的登錄頁面;如果合法，就直接進(jìn)入首頁。
進(jìn)入登錄頁面之后，會(huì)讓用戶輸入用戶名、密碼進(jìn)行登錄驗(yàn)證，如果驗(yàn)證成功之后，會(huì)返回一個(gè)有效的token，然后客戶端會(huì)根據(jù)服務(wù)端返回的參數(shù)鏈接，跳轉(zhuǎn)回之前要訪問的應(yīng)用系統(tǒng)。
接著，應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)再次驗(yàn)證token的合法性，如果合法，就進(jìn)入首頁，流程結(jié)束。
引入單點(diǎn)登錄系統(tǒng)后，接入的應(yīng)用系統(tǒng)不需要關(guān)系用戶登錄這塊，只需要對客戶端的token做一下合法性鑒權(quán)操作就可以了。
而單點(diǎn)登錄系統(tǒng)，只需要做好用戶的登錄流程和鑒權(quán)并返回安全的token給客戶端。
有的項(xiàng)目，會(huì)將生成的token，存放在客戶端的cookie中，這樣做的目的，就是避免每次調(diào)用接口的時(shí)候都在url里面帶上token。
但是，瀏覽器只允許同域名下的cookies可以共享，對于不同的域名系統(tǒng)， cookie 是無法共享的。
對于這種情況，我們可以先將 token 放入到url鏈接中，類似上面流程圖中跳轉(zhuǎn)思路，對于同一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，我們可以將token放入到 cookie 中，不同的應(yīng)用系統(tǒng)，我們可以通過 url 鏈接進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)token的傳輸。
三、項(xiàng)目實(shí)踐
在實(shí)踐上，token的存儲(chǔ)，有兩種方案：
- 存放在服務(wù)器，如果是分布式環(huán)境，一般都會(huì)存儲(chǔ)在 redis 中
- 存儲(chǔ)在客戶端，服務(wù)器做驗(yàn)證，天然支持分布式
3.1、存放在redis
存放在redis中，是一種比較常見的處理辦法，最開始的時(shí)候也是這種處理辦法。
當(dāng)用戶登錄成功之后，會(huì)將用戶的信息作為value，用uuid作為key，存儲(chǔ)到redis中，各個(gè)服務(wù)集群共享用戶信息。
代碼實(shí)踐也非常簡單。
用戶登錄之后，將用戶信息存在到redis，同時(shí)返回一個(gè)有效的token給客戶端。
- @RequestMapping(value = "/login", method = RequestMethod.POST, produces = {"application/json;charset=UTF-8"})
- public TokenVO login(@RequestBody LoginDTO loginDTO){
- //...參數(shù)合法性驗(yàn)證
- //從數(shù)據(jù)庫獲取用戶信息
- User dbUser = userService.selectByUserNo(loginDTO.getUserNo);
- //....用戶、密碼驗(yàn)證
- //創(chuàng)建token
- String token = UUID.randomUUID();
- //將token和用戶信息存儲(chǔ)到redis,并設(shè)置有效期2個(gè)小時(shí)
- redisUtil.save(token, dbUser, 2*60*60);
- //定義返回結(jié)果
- TokenVO result = new TokenVO();
- //封裝token
- result.setToken(token);
- //封裝應(yīng)用系統(tǒng)訪問地址
- result.setRedirectURL(loginDTO.getRedirectURL());
- return result;
- }
客戶端收到登錄成功之后，根據(jù)參數(shù)組合進(jìn)行跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。
跳轉(zhuǎn)示例如下：http://xxx.com/page.html?token=xxxxxx
各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，只需要編寫一個(gè)過濾器TokenFilter對token參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證攔截，即可實(shí)現(xiàn)對接，代碼如下：
- @Override
- public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException, SecurityException {
- HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
- HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;
- String requestUri = request.getRequestURI();
- String contextPath = request.getContextPath();
- String serviceName = request.getServerName();
- //添加到白名單的URL放行
- String[] excludeUrls = {
- "(?:/images/|/css/|/js/|/template/|/static/|/web/|/constant/).+$",
- "/user/login",
- "/user/createImage"
- };
- for (String url : excludeUrls) {
- if (requestUri.matches(contextPath + url) || (serviceName.matches(url))) {
- filterChain.doFilter(request, response);
- return;
- }
- }
- //運(yùn)行跨域探測
- if(RequestMethod.OPTIONS.name().equals(request.getMethod())){
- filterChain.doFilter(request, response);
- return;
- }
- //檢查token是否有效
- final String token = request.getHeader("token");
- if(StringUtils.isEmpty(token) || !redisUtil.exist(token)){
- ResultMsg<Object> resultMsg = new ResultMsg<>(4000, "token已失效");
- //封裝跳轉(zhuǎn)地址
- resultMsg.setRedirectURL("http://sso.xxx.com?redirectURL=" + request.getRequestURL());
- WebUtil.buildPrintWriter(response, resultMsg);
- return;
- }
- //將用戶信息，存入request中，方便后續(xù)獲取
- User user = redisUtil.get(token);
- request.setAttribute("user", user);
- filterChain.doFilter(request, response);
- return;
- }
上面返回的是json數(shù)據(jù)給前端，當(dāng)然你還可以直接在服務(wù)器采用重定向進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，具體根據(jù)自己的情況進(jìn)行選擇。
由于每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都可能需要進(jìn)行對接，因此我們可以將上面的方法封裝成一個(gè)公共jar包，應(yīng)用系統(tǒng)只需要依賴包即可完成對接!
3.2、token存放客戶端
還有一種方案，是將token存放客戶端，這種方案就是服務(wù)端根據(jù)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密生成一個(gè)簽名串，這個(gè)簽名串就是我們所說的token，最后返回給前端。
因?yàn)榧用艿牟僮鞫际窃诜?wù)端完成的，因此密鑰的管理非常重要，不能泄露出去，不然很容易被黑客解密出來。
最典型的應(yīng)用就是JWT!
JWT 是由三段信息構(gòu)成的，將這三段信息文本用.鏈接一起就構(gòu)成了JWT字符串。就像這樣:
- eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ
如何實(shí)現(xiàn)呢?首先我們需要添加一個(gè)jwt依賴包。
- <!-- jwt支持 -->
- <dependency>
- <groupId>com.auth0</groupId>
- <artifactId>java-jwt</artifactId>
- <version>3.4.0</version>
- </dependency>
然后，創(chuàng)建一個(gè)用戶信息類，將會(huì)通過加密存放在token中。
- @Data
- @EqualsAndHashCode(callSuper = false)
- @Accessors(chain = true)
- public class UserToken implements Serializable {
- private static final long serialVersionUID = 1L;
- /**
- * 用戶ID
- */
- private String userId;
- /**
- * 用戶登錄賬戶
- */
- private String userNo;
- /**
- * 用戶中文名
- */
- private String userName;
- }
接著，創(chuàng)建一個(gè)JwtTokenUtil工具類，用于創(chuàng)建token、驗(yàn)證token。
- public class JwtTokenUtil {
- //定義token返回頭部
- public static final String AUTH_HEADER_KEY = "Authorization";
- //token前綴
- public static final String TOKEN_PREFIX = "Bearer ";
- //簽名密鑰
- public static final String KEY = "q3t6w9z$C&F)J@NcQfTjWnZr4u7x";
- //有效期默認(rèn)為 2hour
- public static final Long EXPIRATION_TIME = 1000L*60*60*2;
- /**
- * 創(chuàng)建TOKEN
- * @param content
- * @return
- */
- public static String createToken(String content){
- return TOKEN_PREFIX + JWT.create()
- .withSubject(content)
- .withExpiresAt(new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRATION_TIME))
- .sign(Algorithm.HMAC512(KEY));
- }
- /**
- * 驗(yàn)證token
- * @param token
- */
- public static String verifyToken(String token) throws Exception {
- try {
- return JWT.require(Algorithm.HMAC512(KEY))
- .build()
- .verify(token.replace(TOKEN_PREFIX, ""))
- .getSubject();
- } catch (TokenExpiredException e){
- throw new Exception("token已失效，請重新登錄",e);
- } catch (JWTVerificationException e) {
- throw new Exception("token驗(yàn)證失?。?quot;,e);
- }
- }
- }
同時(shí)編寫配置類，允許跨域，并且創(chuàng)建一個(gè)權(quán)限攔截器。
- @Slf4j
- @Configuration
- public class GlobalWebMvcConfig implements WebMvcConfigurer {
- /**
- * 重寫父類提供的跨域請求處理的接口
- * @param registry
- */
- @Override
- public void addCorsMappings(CorsRegistry registry) {
- // 添加映射路徑
- registry.addMapping("/**")
- // 放行哪些原始域
- .allowedOrigins("*")
- // 是否發(fā)送Cookie信息
- .allowCredentials(true)
- // 放行哪些原始域(請求方式)
- .allowedMethods("GET", "POST", "DELETE", "PUT", "OPTIONS", "HEAD")
- // 放行哪些原始域(頭部信息)
- .allowedHeaders("*")
- // 暴露哪些頭部信息（因?yàn)榭缬蛟L問默認(rèn)不能獲取全部頭部信息）
- .exposedHeaders("Server","Content-Length", "Authorization", "Access-Token", "Access-Control-Allow-Origin","Access-Control-Allow-Credentials");
- }
- /**
- * 添加攔截器
- * @param registry
- */
- @Override
- public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
- //添加權(quán)限攔截器
- registry.addInterceptor(new AuthenticationInterceptor()).addPathPatterns("/**").excludePathPatterns("/static/**");
- }
- }
使用AuthenticationInterceptor攔截器對接口參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。
- @Slf4j
- public class AuthenticationInterceptor implements HandlerInterceptor {
- @Override
- public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
- // 從http請求頭中取出token
- final String token = request.getHeader(JwtTokenUtil.AUTH_HEADER_KEY);
- //如果不是映射到方法，直接通過
- if(!(handler instanceof HandlerMethod)){
- return true;
- }
- //如果是方法探測，直接通過
- if (HttpMethod.OPTIONS.equals(request.getMethod())) {
- response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
- return true;
- }
- //如果方法有JwtIgnore注解，直接通過
- HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;
- Method method=handlerMethod.getMethod();
- if (method.isAnnotationPresent(JwtIgnore.class)) {
- JwtIgnore jwtIgnore = method.getAnnotation(JwtIgnore.class);
- if(jwtIgnore.value()){
- return true;
- }
- }
- LocalAssert.isStringEmpty(token, "token為空，鑒權(quán)失??！");
- //驗(yàn)證，并獲取token內(nèi)部信息
- String userToken = JwtTokenUtil.verifyToken(token);
- //將token放入本地緩存
- WebContextUtil.setUserToken(userToken);
- return true;
- }
- @Override
- public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
- //方法結(jié)束后，移除緩存的token
- WebContextUtil.removeUserToken();
- }
- }
最后，在controller層用戶登錄之后，創(chuàng)建一個(gè)token，存放在頭部即可。
- /**
- * 登錄
- * @param userDto
- * @return
- */
- @JwtIgnore
- @RequestMapping(value = "/login", method = RequestMethod.POST, produces = {"application/json;charset=UTF-8"})
- public UserVo login(@RequestBody UserDto userDto, HttpServletResponse response){
- //...參數(shù)合法性驗(yàn)證
- //從數(shù)據(jù)庫獲取用戶信息
- User dbUser = userService.selectByUserNo(userDto.getUserNo);
- //....用戶、密碼驗(yàn)證
- //創(chuàng)建token，并將token放在響應(yīng)頭
- UserToken userToken = new UserToken();
- BeanUtils.copyProperties(dbUser,userToken);
- String token = JwtTokenUtil.createToken(JSONObject.toJSONString(userToken));
- response.setHeader(JwtTokenUtil.AUTH_HEADER_KEY, token);
- //定義返回結(jié)果
- UserVo result = new UserVo();
- BeanUtils.copyProperties(dbUser,result);
- return result;
- }
到這里基本就完成了!
其中AuthenticationInterceptor中用到的JwtIgnore是一個(gè)注解，用于不需要驗(yàn)證token的方法上，例如驗(yàn)證碼的獲取等等。
- @Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
- @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
- public @interface JwtIgnore {
- boolean value() default true;
- }
而WebContextUtil是一個(gè)線程緩存工具類，其他接口通過這個(gè)方法即可從token中獲取用戶信息。
- public class WebContextUtil {
- //本地線程緩存token
- private static ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
- /**
- * 設(shè)置token信息
- * @param content
- */
- public static void setUserToken(String content){
- removeUserToken();
- local.set(content);
- }
- /**
- * 獲取token信息
- * @return
- */
- public static UserToken getUserToken(){
- if(local.get() != null){
- UserToken userToken = JSONObject.parseObject(local.get() , UserToken.class);
- return userToken;
- }
- return null;
- }
- /**
- * 移除token信息
- * @return
- */
- public static void removeUserToken(){
- if(local.get() != null){
- local.remove();
- }
- }
- }
對應(yīng)用系統(tǒng)而言，重點(diǎn)在于token的驗(yàn)證，可以將攔截器方法封裝成一個(gè)公共的jar包，然后各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)引用即可!
和上面介紹的token存儲(chǔ)到redis方案類似，不同點(diǎn)在于：一個(gè)將用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到redis，另一個(gè)是采用加密算法存儲(chǔ)到客戶端進(jìn)行傳輸。
四、小結(jié)
在實(shí)際的使用過程中，我個(gè)人更加傾向于采用jwt方案，直接在服務(wù)端使用簽名加密算法生成一個(gè)token，然后在客戶端進(jìn)行流轉(zhuǎn)，天然支持分布式，但是要注意加密時(shí)用的密鑰要安全管理。
而采用redis方案存儲(chǔ)的時(shí)候，你需要搭建高可用的集群環(huán)境，同時(shí)保證緩存數(shù)據(jù)不會(huì)失效等等，維護(hù)成本高!
在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)上，每個(gè)公司玩法不一樣，有的安全性要求高，后端還會(huì)加上密鑰環(huán)節(jié)進(jìn)行安全驗(yàn)證，基本思路大同小異。
