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    Jack Jiang

    我的最新工程MobileIMSDK:http://git.oschina.net/jackjiang/MobileIMSDK
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    本文引用了作者“大古同學”的“二維碼掃碼登錄是什么原理”一文的主要內容,為了更好的理解和閱讀,即時通訊網收錄時有修訂和改動,感謝原作者的分享。

    1、引言

    自從微信的PC端使用掃碼登陸認證邏輯后,這種方式似乎在越來越多的IM中看到(雖然我個人認為這種登錄方式很酷,但并不方便,尤其手機不大身邊的時候)。

     
    ▲ 上圖微信PC端的掃碼登錄界面

    最近剛好看到一個二維碼的技術原理講解視頻,正好借此機會將掃碼登錄的詳細技術原理梳理并總結一下,方便自已回顧,也希望能幫助到想在IM里開發類似功能的同行們。

    補充說明:本文所涉及的掃碼登陸原理并不是僅僅針對IM系統,同樣適用于IM之外的其它系統。

    學習交流:

    - 即時通訊/推送技術開發交流5群:215477170 [推薦]

    - 移動端IM開發入門文章:《新手入門一篇就夠:從零開發移動端IM

    - 開源IM框架源碼:https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK

    (本文同步發布于:http://www.52im.net/thread-3525-1-1.html

    2、專題目錄

    3、二維碼登錄的本質

    3.1 掃碼登錄安全嗎?

    在2維碼掃碼登錄的過程中,大家可能會有疑問:這二維碼安全嗎?會不會泄漏我的個人信息?我的im系統敢不敢也搞一個掃碼登錄呢?

    針對這些顧慮,我們需要了解一下二維碼掃碼登錄背后的技術和邏輯本質。

    3.2 掃碼登錄的技術本質

    二維碼掃碼登錄本質上也是一種登錄認證方式。

    既然是登錄認證,要做的也就兩件事情:

    • 1)告訴系統我是誰;
    • 2)向系統證明我是誰。

    舉個實際的例子來理解一下:

    • 比如賬號密碼登錄:賬號就是告訴系統我是誰, 密碼就是向系統證明我是誰;
    • 比如手機驗證碼登錄:手機號就是告訴系統我是誰,驗證碼就是向系統證明我是誰。

    那么掃碼登錄是怎么做到這兩件事情的呢?

    以微作的掃碼登錄為例:手機端應用掃PC端二維碼,手機端確認后,賬號就在PC端登錄成功了!這里,PC端登錄的賬號肯定與手機端是同一個賬號。不可能手機端登錄的是賬號A,而掃碼登錄以后,PC端登錄的是賬號B。

    所以,第一件事情——“告訴系統我是誰”,是比較清楚的!

    PS:通過掃描二維碼,把手機端的賬號信息傳遞到PC端,至于具體是怎么傳的,我們后面再說。

    第二件事情:“向系統證明我是誰”。掃碼登錄過程中,用戶并沒有去輸入密碼,也沒有輸入驗證碼,或者其他什么碼。那是怎么證明的呢?

    有些同學會想到,是不是掃碼過程中,把密碼傳到了PC端呢?

    但這是不可能的。因為那樣太不安全的,客戶端也根本不會去存儲密碼。

    我們仔細想一下,其實手機端APP它是已經登錄過的,就是說手機端是已經通過登錄認證。所說只要掃碼確認是這個手機且是這個賬號操作的,其實就能間接證明我誰。

    4、認識二維碼

    那么如何做掃碼登陸的確認呢?我們后面會詳細說明,在這之前我們需要先認識一下二維碼! 在認識二維碼之前我們先看一下一維碼!

    ▲ 這就是一維碼

    所謂一維碼,也就是條形碼,條形碼實際上就是一串數字,以平時生活中的商品為例,它上面的一維碼存儲的就是商品的編號。

    二維碼其實與條形碼類似,只不過它存儲的不一定是數字,還可以是任何的字符串,你可以認為,它就是字符串的另外一種表現形式。

    在搜索引擎中搜索二維碼,你可以找到很多在線生成二維碼的工具網站,這些網站可以提供字符串與二維碼之間相互轉換的功能,比如 草料二維碼網站。

    ▲ 輸入一段字符串就能生成二維碼

    在左邊的輸入框就可以輸入你的內容,它可以是文本、網址,文件........。然后就可以生成代表它們的二維碼。

    ▲ 這是二維碼(已經將內容模糊處理)

    你也可以把二維碼上傳,進行”解碼“,然后就可以解析出二維碼代表的含義。

    5、傳統系統是如何登陸認證的?

    認識了二維碼,我們了解一下移動互聯網下的傳統登錄認證機制。

    前面我們說過,為了安全,手機端它是不會存儲你的登錄密碼的。 但是在日常使用過程中,我們應該會注意到,只有在你的應用下載下來后,第一次登錄的時候,才需要進行一個賬號密碼的登錄, 那之后呢 即使這個應用進程被殺掉,或者手機重啟,都是不需要再次輸入賬號密碼的,它可以自動登錄。

    其實這背后就是一套基于token的認證機制,我們來看一下這套機制是怎么運行的。

    如上圖所示:

    • 1)賬號密碼登錄時,客戶端會將設備信息一起傳遞給服務端;
    • 2)如果賬號密碼校驗通過,服務端會把賬號與設備進行一個綁定,存在一個數據結構中,這個數據結構中包含了賬號ID、設備ID、設備類型等等。

    const token = {

      acountid: '賬號ID',

      deviceid: '登錄的設備ID',

      deviceType: '設備類型,如 iso,android,pc......',

    }

    然后服務端會生成一個token,用它來映射數據結構,這個token其實就是一串有著特殊意義的字符串,它的意義就在于,通過它可以找到對應的賬號與設備信息。

    具體是:

    • 1)客戶端得到這個token后,需要進行一個本地保存,每次訪問系統API都攜帶上token與設備信息;
    • 2)服務端就可以通過token找到與它綁定的賬號與設備信息,然后把綁定的設備信息與客戶端每次傳來的設備信息進行比較, 如果相同,那么校驗通過,返回AP接口響應數據, 如果不同,那就是校驗不通過拒絕訪問。

    從前面這個流程,我們可以看到,客戶端不會也沒必要保存你的密碼,相反,它是保存了token。

    可能有些同學會想,這個token這么重要,萬一被別人知道了怎么辦。

    實際上:知道了也沒有影響, 因為設備信息是唯一的,只要你的設備信息別人不知道, 別人拿其他設備來訪問,驗證也是不通過的。

    可以說,客戶端登錄的目的,就是獲得屬于自己的token。

    限于篇幅,這方面的文章,可以詳細讀一下以下幾篇:

    IM開發基礎知識補課(一):正確理解前置HTTP SSO單點登陸接口的原理

    IM開發基礎知識補課(四):正確理解HTTP短連接中的Cookie、Session和Token

    IM開發基礎知識補課(七):主流移動端賬號登錄方式的原理及設計思路》(推薦

    那么在掃碼登錄過程中,PC端是怎么獲得屬于自己的token呢?不可能手機端直接把自己的token給PC端用!token只能屬于某個客戶端私有,其他人或者是其他客戶端是用不了的。

    在分析這個問題之前,我們有必要先梳理一下,掃描二維碼登錄的一般步驟是什么樣的。這可以幫助我們梳理清楚整個過程。

    6、掃碼登錄的詳細技術步驟

    6.1 大概流程

    如上圖所示:

    • 1)掃碼前,手機端應用是已登錄狀態,PC端顯示一個二維碼,等待掃描;
    • 2)手機端打開應用,掃描PC端的二維碼,掃描后,會提示“已掃描,請在手機端點擊確認”;
    • 3)用戶在手機端點擊確認,確認后PC端登錄就成功了。

    可以看到,二維碼在中間有三個狀態:待掃描、已掃描待確認、已確認。

    那么可以想象:

    具體解釋就是:

    • 1)二維碼的背后它一定存在一個唯一性的ID,當二維碼生成時,這個ID也一起生成,并且綁定了PC端的設備信息;
    • 2)手機去掃描這個二維碼;
    • 3)二維碼切換為 已掃描待確認狀態, 此時就會將賬號信息與這個ID綁定;
    • 4)當手機端確認登錄時,它就會生成PC端用于登錄的token,并返回給PC端。

    好了,到這里,基本思路就已經清晰了,接下來我們把整個過程再具體化一下。

    6.2 二維碼準備

    按二維碼不同狀態來看, 首先是等待掃描狀態,用戶打開PC端,切換到二維碼登錄界面時。

    如上圖所示:

    • 1)PC端向服務端發起請求,告訴服務端,我要生成用戶登錄的二維碼,并且把PC端設備信息也傳遞給服務端;
    • 2)服務端收到請求后,它生成二維碼ID,并將二維碼ID與PC端設備信息進行綁定;
    • 3)然后把二維碼ID返回給PC端;
    • 4)PC端收到二維碼ID后,生成二維碼(二維碼中肯定包含了ID);
    • 5)為了及時知道二維碼的狀態,客戶端在展現二維碼后,PC端不斷的輪詢服務端,比如每隔一秒就輪詢一次,請求服務端告訴當前二維碼的狀態及相關信息。

    二維碼已經準好了,接下來就是掃描狀態。

    6.3 掃描狀態切換

    如上圖所示:

    • 1)用戶用手機去掃描PC端的二維碼,通過二維碼內容取到其中的二維碼ID;
    • 2)再調用服務端API將移動端的身份信息與二維碼ID一起發送給服務端;
    • 3)服務端接收到后,它可以將身份信息與二維碼ID進行綁定,生成臨時token。然后返回給手機端;
    • 4)因為PC端一直在輪詢二維碼狀態,所以這時候二維碼狀態發生了改變,它就可以在界面上把二維碼狀態更新為已掃描。

    那么為什么需要返回給手機端一個臨時token呢?

    臨時token與token一樣,它也是一種身份憑證,不同的地方在于它只能用一次,用過就失效。

    在上圖中的第三步驟中返回臨時token,為的就是手機端在下一步操作時,可以用它作為憑證。以此確保掃碼,登錄兩步操作是同一部手機端發出的。

    6.4 狀態確認

    最后就是狀態的確認了。

    如上圖所示:

    • 1)手機端在接收到臨時token后會彈出確認登錄界面,用戶點擊確認時,手機端攜帶臨時token用來調用服務端的接口,告訴服務端,我已經確認;
    • 2)服務端收到確認后,根據二維碼ID綁定的設備信息與賬號信息,生成用戶PC端登錄的token;
    • 3)這時候PC端的輪詢接口,它就可以得知二維碼的狀態已經變成了"已確認"。并且從服務端可以獲取到用戶登錄的token;
    • 4)到這里,登錄就成功了,后端PC端就可以用token去訪問服務端的資源了。

    掃碼動作的基礎流程都講完了,有些細節還沒有深入介紹。

    比如二維碼的內容是什么?

    • 1)可以是二維碼ID;
    • 2)可以是包含二維碼ID的一個url地址。

    在掃碼確認這一步,用戶取消了怎么處理? 這些細節都留給大家思考。

    7、本文小結

    通俗地總結一下本文的掃碼登陸邏輯就是:

    掃碼登錄的本質就是:

    • 1)告訴系統我是誰;
    • 2)向系統證明我誰。

    在這個過程中,我們先簡單講了兩個前提知識:

    • 1)一個是二維碼原理;
    • 2)一個是基于token的認證機制。

    然后我們以二維碼狀態為軸,分析了這背后的邏輯: 通過token認證機制與二維碼狀態變化來實現掃碼登錄。

    需要指出的是,前面的講的登錄流程,它適同樣用于同一個系統的PC端,WEB端,移動端。

    平時我們還有另外一種場景也比較常見,那就是通過第三方應用來掃碼登錄,比如極客時間/掘金  都可以選擇微信/QQ等掃碼登錄,那么這種通過第三方應用掃碼登錄又是什么原理呢?

    感興趣的同學可以思考研究一下,歡迎在評論留下你的見解。

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