一、单系统登录机制

1、http无状态协议

web应用通常采用browser/server架构，http作为通信协议。http是无状态协议，浏览器的每一次请求，服务器会独立处理，不与之前或之后的请求产生关联，这个过程用下图说明，三次请求/响应对之间没有任何联系。

但这也同时意味着，任何用户都能通过浏览器访问服务器资源，如果想保护服务器的某些资源，必须限制浏览器请求；要限制浏览器请求，必须鉴别浏览器请求，响应合法请求，忽略非法请求；要鉴别浏览器请求，必须清楚浏览器请求状态。既然http协议无状态，那就让服务器和浏览器共同维护一个状态吧！这就是会话机制。

2、会话机制

浏览器第一次请求服务器，服务器创建一个会话，并将会话的id作为响应的一部分发送给浏览器，浏览器存储会话id，并在后续第二次和第三次请求中带上会话id，服务器取得请求中的会话id就知道是不是同一个用户了，这个过程用下图说明，后续请求与第一次请求产生了关联。

服务器在内存中保存会话对象，浏览器怎么保存会话id呢？你可能会想到两种方式

将会话id作为每一个请求的参数，服务器接收请求自然能解析参数获得会话id，并借此判断是否来自同一会话，很明显，这种方式不靠谱。那就浏览器自己来维护这个会话id吧，每次发送http请求时浏览器自动发送会话id，cookie机制正好用来做这件事。cookie是浏览器用来存储少量数据的一种机制，数据以”key/value“形式存储，浏览器发送http请求时自动附带cookie信息

tomcat会话机制当然也实现了cookie，访问tomcat服务器时，浏览器中可以看到一个名为“JSESSIONID”的cookie，这就是tomcat会话机制维护的会话id，使用了cookie的请求响应过程如下图：

3、登录状态

有了会话机制，登录状态就好明白了，我们假设浏览器第一次请求服务器需要输入用户名与密码验证身份，服务器拿到用户名密码去数据库比对，正确的话说明当前持有这个会话的用户是合法用户，应该将这个会话标记为“已授权”或者“已登录”等等之类的状态，既然是会话的状态，自然要保存在会话对象中，tomcat在会话对象中设置登录状态如下

  
  

   
   HttpSession session = request.getSession();
  
  

  
  

   
   session.setAttribute(
   "isLogin"
   , 
   true
   );
  
  

用户再次访问时，tomcat在会话对象中查看登录状态

  
  

   
   HttpSession session = request.getSession();
  
  

  
  

   
   session.getAttribute(
   "isLogin"
   );
  
  

实现了登录状态的浏览器请求服务器模型如下图描述：

每次请求受保护资源时都会检查会话对象中的登录状态，只有 isLogin=true 的会话才能访问，登录机制因此而实现。

二、多系统的复杂性

web系统早已从久远的单系统发展成为如今由多系统组成的应用集群，面对如此众多的系统，用户难道要一个一个登录、然后一个一个注销吗？就像下图描述的这样——

web系统由单系统发展成多系统组成的应用群，复杂性应该由系统内部承担，而不是用户。无论web系统内部多么复杂，对用户而言，都是一个统一的整体，也就是说，用户访问web系统的整个应用群与访问单个系统一样，登录/注销只要一次就够了。

虽然单系统的登录解决方案很完美，但对于多系统应用群已经不再适用了，为什么呢？

单系统登录解决方案的核心是cookie，cookie携带会话id在浏览器与服务器之间维护会话状态。但cookie是有限制的，这个限制就是cookie的域（通常对应网站的域名），浏览器发送http请求时会自动携带与该域匹配的cookie，而不是所有cookie。

既然这样，为什么不将web应用群中所有子系统的域名统一在一个顶级域名下，例如“*.baidu.com”，然后将它们的cookie域设置为“baidu.com”，这种做法理论上是可以的，甚至早期很多多系统登录就采用这种同域名共享cookie的方式。

然而，可行并不代表好，共享cookie的方式存在众多局限。首先，应用集群域名得统一；其次，应用群各系统使用的技术（至少是web服务器）要相同，不然cookie的key值（tomcat为JSESSIONID）不同，无法维持会话，共享cookie的方式是无法实现跨语言技术平台登录的，比如java、php、.net系统之间；第三，cookie本身不安全。

因此，我们需要一种全新的登录方式来实现多系统应用群的登录，这就是单点登录。

三、单点登录

什么是单点登录？单点登录全称Single Sign On（以下简称SSO），是指在多系统应用群中登录一个系统，便可在其他所有系统中得到授权而无需再次登录，包括单点登录与单点注销两部分。

1、登录

相比于单系统登录，sso需要一个独立的认证中心，只有认证中心能接受用户的用户名密码等安全信息，其他系统不提供登录入口，只接受认证中心的间接授权。间接授权通过令牌实现，sso认证中心验证用户的用户名密码没问题，创建授权令牌，在接下来的跳转过程中，授权令牌作为参数发送给各个子系统，子系统拿到令牌，即得到了授权，可以借此创建局部会话，局部会话登录方式与单系统的登录方式相同。这个过程，也就是单点登录的原理，用下图说明——

下面对上图简要描述

用户登录成功之后，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称为全局会话，用户与各个子系统建立的会话称为局部会话，局部会话建立之后，用户访问子系统受保护资源将不再通过sso认证中心，全局会话与局部会话有如下约束关系

你可以通过博客园、百度、csdn、淘宝等网站的登录过程加深对单点登录的理解，注意观察登录过程中的跳转url与参数

2、注销

单点登录自然也要单点注销，在一个子系统中注销，所有子系统的会话都将被销毁，用下面的图来说明

sso认证中心一直监听全局会话的状态，一旦全局会话销毁，监听器将通知所有注册系统执行注销操作

下面对上图简要说明

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

sso认证中心与sso客户端通信方式有多种，这里以简单好用的httpClient为例，web service、rpc、restful api都可以。

五、实现

只是简要介绍下基于java的实现过程，不提供完整源码，明白了原理，我相信你们可以自己实现。sso采用客户端/服务端架构，我们先看sso-client与sso-server要实现的功能（下面：sso认证中心=sso-server）

sso-client

sso-server

接下来，我们按照原理来一步步实现sso吧！

1、sso-client拦截未登录请求

java拦截请求的方式有servlet、filter、listener三种方式，我们采用filter。在sso-client中新建LoginFilter.java类并实现Filter接口，在doFilter()方法中加入对未登录用户的拦截

  
  

   
   public
    
   void
    
   doFilter
   (ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) 
   throws
    IOException, ServletException {
  
  

  
  

   
    HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
  
  

  
  

   
    HttpServletResponse res = (HttpServletResponse) response;
  
  

  
  

   
    HttpSession session = req.getSession();
  
  

  
  

   
    
  
  

  
  

   
    
   if
    (session.getAttribute(
   "isLogin"
   )) {
  
  

  
  

   
    chain.doFilter(request, response);
  
  

  
  

   
    
   return
   ;
  
  

  
  

   
    }
  
  

  
  

   
    
   //跳转至sso认证中心
  
  

  
  

   
    res.sendRedirect(
   "sso-server-url-with-system-url"
   );
  
  

  
  

   
   }
  
  

2、sso-server拦截未登录请求

拦截从sso-client跳转至sso认证中心的未登录请求，跳转至登录页面，这个过程与sso-client完全一样

3、sso-server验证用户登录信息

用户在登录页面输入用户名密码，请求登录，sso认证中心校验用户信息，校验成功，将会话状态标记为“已登录”

  
  

   
   @RequestMapping
   (
   "/login"
   )
  
  


   
   

    
    public
     
    String
     login(
    String
     username, 
    String
     password, HttpServletRequest req) {
   
   


  
  

   
    
   this
   .checkLoginInfo(username, password);
  
  

  
  

   
    req.getSession().setAttribute(
   "isLogin"
   , 
   true
   );
  
  

  
  

   
    
   return
    
   "success"
   ;
  
  

  
  

   
   }
  
  

4、sso-server创建授权令牌

授权令牌是一串随机字符，以什么样的方式生成都没有关系，只要不重复、不易伪造即可，下面是一个例子

String token = UUID.randomUUID().toString();

5、sso-client取得令牌并校验

sso认证中心登录后，跳转回子系统并附上令牌，子系统（sso-client）取得令牌，然后去sso认证中心校验，在LoginFilter.java的doFilter()中添加几行

  
  

   
   // 请求附带token参数
  
  


   
   

    
    String
     token = req.getParameter(
    "token"
    );
   
   


   
   

    
    if
     (token != 
    null
    ) {
   
   


  
  

   
    
   // 去sso认证中心校验token
  
  

  
  

   
    
   boolean
    verifyResult = 
   this
   .verify(
   "sso-server-verify-url"
   , token);
  
  

  
  

   
    
   if
    (!verifyResult) {
  
  

  
  

   
    res.sendRedirect(
   "sso-server-url"
   );
  
  

  
  

   
    
   return
   ;
  
  

  
  

   
    }
  
  

  
  

   
    chain.doFilter(request, response);
  
  

  
  

   
   }
  
  

verify()方法使用httpClient实现，这里仅简略介绍，httpClient详细使用方法请参考官方文档

  
  

   
   HttpPost
    httpPost = new HttpPost(
   "sso-server-verify-url-with-token"
   );
  
  


   
   

    
    HttpResponse
     httpResponse = httpClient.execute(httpPost);
   
   

6、sso-server接收并处理校验令牌请求

用户在sso认证中心登录成功后，sso-server创建授权令牌并存储该令牌，所以，sso-server对令牌的校验就是去查找这个令牌是否存在以及是否过期，令牌校验成功后sso-server将发送校验请求的系统注册到sso认证中心（就是存储起来的意思）

令牌与注册系统地址通常存储在key-value数据库（如redis）中，redis可以为key设置有效时间也就是令牌的有效期。redis运行在内存中，速度非常快，正好sso-server不需要持久化任何数据。

令牌与注册系统地址可以用下图描述的结构存储在redis中，可能你会问，为什么要存储这些系统的地址？如果不存储，注销的时候就麻烦了，用户向sso认证中心提交注销请求，sso认证中心注销全局会话，但不知道哪些系统用此全局会话建立了自己的局部会话，也不知道要向哪些子系统发送注销请求注销局部会话

7、sso-client校验令牌成功创建局部会话

令牌校验成功后，sso-client将当前局部会话标记为“已登录”，修改LoginFilter.java，添加几行

  
  

   
   if
    (verifyResult) {
  
  

  
  

   
    session.setAttribute(
   "isLogin"
   , 
   true
   );
  
  

  
  

   
   }
  
  

sso-client还需将当前会话id与令牌绑定，表示这个会话的登录状态与令牌相关，此关系可以用java的hashmap保存，保存的数据用来处理sso认证中心发来的注销请求

8、注销过程

用户向子系统发送带有“logout”参数的请求（注销请求），sso-client拦截器拦截该请求，向sso认证中心发起注销请求

  
  

   
   String
    logout = req.getParameter(
   "logout"
   );
  
  


   
   

    
    if
     (logout != 
    null
    ) {
   
   


  
  

   
    
   this
   .ssoServer.logout(token);
  
  

  
  

   
   }
  
  

sso认证中心也用同样的方式识别出sso-client的请求是注销请求（带有“logout”参数），sso认证中心注销全局会话

  
  

   
   @RequestMapping
   (
   "/logout"
   )
  
  


   
   

    
    public
     
    String
     logout(HttpServletRequest req) {
   
   


  
  

   
    HttpSession session = req.getSession();
  
  

  
  

   
    
   if
    (session != 
   null
   ) {
  
  

  
  

   
    session.invalidate();
   //触发LogoutListener
  
  

  
  

   
    }
  
  

  
  

   
    
   return
    
   "redirect:/"
   ;
  
  

  
  

   
   }
  
  

sso认证中心有一个全局会话的监听器，一旦全局会话注销，将通知所有注册系统注销

  
  

   
   public
    
   class
    
   LogoutListener
    
   implements
    
   HttpSessionListener
    {
  
  

  
  

   
    
   @Override
  
  

  
  

   
    public void sessionCreated(HttpSessionEvent event) {}
  
  

  
  

   
    
   @Override
  
  

  
  

   
    public void sessionDestroyed(HttpSessionEvent event) {
  
  

  
  

   
    
   //通过httpClient向所有注册系统发送注销请求
  
  

  
  

   
    }
  
  

  
  

   
   }