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  • 二维码扫码流程
    2020-11-06 10:33:16

    流程图

    二维码登录流程

    • 网页端生成随机code,携带code去请求一张二维码图片;
    • 网页端轮询code是否登录成功状态;
    • APP端扫描二维码,获取二维码内容;
    • APP端验证二维码是否过期/无效;
    • 如果二维码有效,展示确认登录/取消按钮;
    • APP端携带登录信息token确认登陆;
    • 后端为code绑定登录信息(token,userName),网页端轮询获得登录成功信息.
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  • 前段时间在开发一个功能,要求是通过微信二维码进行扫码支付。这个情景我们屡见不鲜了,各种电子商城、线下的自动贩卖机等等都会有这个功能。平时只是使用者,如今变为开发者,也是有不小的坑。所以特此写一篇博客...
  • 二维码扫码登录原理

    千次阅读 2020-05-04 18:10:57
    简要明了,步步深入,图文并茂地解析二维码扫码登录原理,让你在相同或相似的业务场景中安全可靠的实现二维码扫码登录。

     

     

    简介


    二维码扫码登录这个操作,在我们的日常生活和工作中频频出现。

    这种操作主要发生于:在手机设备已经登录的情况下,需要在电脑PC端应用或者网页应用也登录,这时,如果该应用支持扫码登录,我们就可以用手机端的应用来扫描PC端生成的一个二维码,进而进行登录。如下图所示:

     

    比如我们每个人几乎都会接触过的:

    微信扫码登录、QQ扫码登录、网易云音乐扫码登录、百度网盘扫码登录等等。

     

    首先,我们来简单描述一下扫码登录这个流程,用微信登录进行举例:

    假设:手机端已经登录了微信,这时需要在PC端登录

    (1)PC端生成一个二维码,等待扫描

    (2)使用手机端微信的扫一扫功能扫码二维码

    (3)手机端解析二维码并弹出确认登录弹窗,此时PC端的二维码状态显示为:已扫描,等待确认

      (4) 手机端点击确认登录,这时PC端的微信完成登录

     

    分析


    以上几个大体步骤就是我们进行扫码登录的一个基本流程。那么,我们要如何去设计这么一个功能呢?

    在开始设计之前,我们需要思考明白一下几个关键点:

    • 在手机端进行确认登录的时候,为什么PC端就能直接登录?

    • 在扫码登录整个过程中,手机端和PC端是否需要有数据传输(如用户ID或者用户名+密码)?

    • 如何保证扫码登录的过程是安全的,非信息暴露泄漏的?

    • PC端是如何检测到二维码的状态的(已扫描、已取消、已确认等)?

     

    首先,前两个问题我们一起综合分析:

    在扫码登录过程中,需要明确的是,手机端和PC端是肯定有数据交互的,不然PC端是无法登录得了的。那双端交互的这个数据会是用户ID或者用户名密码吗?

    先排除后者,传输用户名密码最大的缺点就是用户敏感信息可能会造成泄漏,其次是,我们平常输入用户名密码登录,是客户端传输数据到服务器,然后在服务器进行校验并存储。但是这里如果传输用户名密码,就是从服务器传到PC客户端,然后PC客户端拿到后又原样不变地发送给服务器进行登录,这很明显逻辑奇怪并且流程冗余,会造成一定的服务器资源浪费;

    那会是传输用户ID吗?在理解不传输用户名密码的第二个原因后,那么也很容易明白,显然也不能或者不会传输用户ID。PC客户端虽然可以使用服务器返回的用户ID进行用户信息状态查询、同步等操作,但是直接拿用户ID进行一个“登录操作”,相当于跳过了token机制,那么以后在PC端的登录状态就没有过时的说法了,用户ID是一直不变的,只要客户端保存着这个ID,就可已拿这个ID进行登录验证,这显然不合理也不安全的。因此,也不可能是传输用户的ID。

     

    那到底是什么数据在进行交互呢?

    答案是:一种仅用于扫码登录的临时token令牌数据

    PC端在选择使用二维码登录的时候,服务器会生成一个二维码,并且这个二维码绑定着一个ID(二维码ID),当手机设备扫描二维码后,会解析二维码并拿到这个ID;然后当手机端点击确认登录后,手机端会带着这个ID,以及手机端上已经登录了的用户身份信息token,一起发送给服务器,服务器接收到后,新生成一个专门给PC端使用且绑定了用户身份的token,然后返回给PC端,这样PC端就相当于登录了,之后PC端的用户检验就是用这个token进行。当然,这里已经忽略了很多细节过程,下文会更加详细地流程描述。

    其实这里,已经回答了第三个问题:如何保证扫码登录的过程是安全的,非信息暴露泄漏的?

    在整个扫码登录过程中,手机端与PC端涉及的数据交互,仅仅是由服务器管理控制的一个二维码ID、手机端上的用户身份token(有时效性)、服务器新生成给PC端的用户身份token(有时效性),没有敏感信息交互,也就不存在敏感信息的泄漏;服务器给PC端生成一个新的token,从另一个角度上看,就跟用户输入用户名密码登录的本质是一样的,都是基于带时效性的token校验机制,只不过扫码登录的方式少了输入用户名密码这一个步骤。因此,这样的一个扫码登录流程是安全的。

     

    最后一个问题,PC端是如何检测到二维码的状态的呢?

    其实这里应该很容易就能想到了,无非两种:socket和轮询

     

    socket方式:

    PC端保持着与服务器的长连接,当手机端扫描二维码后,带着解析得到的二维码ID第一次发送给服务器,当服务器收到这个请求后,代表用户已经扫描了二维码,这时服务器就可以通过socket告知PC端二维码已被扫描,等待确认;之后手机端不论是取消登录还是确认登录,都会相应的请求服务器,服务器收到请求会根据相应的逻辑处理,进而通知PC端更新相应的状态,流程图如下:

     

    轮询方式:

    轮询方式即在PC端创建一个定时器,每隔一段时间请求服务器查询状态的更新情况,然后更新网页的显示信息。当时这个定时器得控制好启动时机和生命周期,因为PC端的二维码有可能一直没有被扫描,或者扫描之后没有下一步操作了,这时,如果没有控制好这个定时器,PC端就会一直地请求服务器查询,造成资源浪费和一定的性能损耗。

    轮询的流程如下图所示:

     

    至此,二维码扫码登录的分析我们已经基本了解了,接下来我们用时序图来描述二维码扫码登录的详细流程:

    当然,这里还有一些其他细节处理没有在时序图中标注出来,比如说当用户不是点击确认而是点击了取消,那么服务器也要做相应的处理,如将所有临时数据清除,并告知PC端二维码状态。这种时候,PC端那边的二维码就已经无效了,此时如果要重新进行二维码登录,则要重新进行上述时序图的操作。

     

    本文到这里就结束啦~欢迎各位读者伙伴们的点评和提供意见哦!

     

     

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  • 微信二维码扫码登录的原理

    千次阅读 2021-07-18 17:37:27
    二维码登录现在比较常见,比如微信、支付宝等 PC 端登录,并且越来越多的APP支持扫码登录,其中原理如何呢? PC端Cookie + Session 登录 HTTP 是一种无状态的协议,客户端每次发送请求时,首先要和服务器端...

    扫二维码登录现在比较常见,比如微信、支付宝等 PC 端登录,并且越来越多的APP支持扫码登录,其中原理如何呢?

    PC端Cookie + Session 登录

    HTTP 是一种无状态的协议,客户端每次发送请求时,首先要和服务器端建立一个连接,在请求完成后又会断开这个连接。这种方式可以节省传输时占用的连接资源,但同时也存在一个问题:每次请求都是独立的,服务器端无法判断本次请求和上一次请求是否来自同一个用户,进而也就无法判断用户的登录状态。

    为了解决 HTTP 无状态的问题,Lou Montulli 在 1994 年的时候,推出了 Cookie。Cookie 是服务器端发送给客户端的一段特殊信息,这些信息以文本的方式存放在客户端,客户端每次向服务器端发送请求时都会带上这些特殊信息。有了 Cookie 之后,服务器端就能够获取到客户端传递过来的信息了,如果需要对信息进行验证,还需要通过 Session。客户端请求服务端,服务端会为这次请求开辟一块内存空间,这个便是 Session 对象。有了 Cookie 和 Session 之后,我们就可以进行登录认证了。

    Cookie + Session 实现流程:

    图片

    • 用户访问com/pageA,并输入密码登录。

    • 服务器验证密码无误后,会创建 SessionId,并将它保存起来。

    • 服务器端响应这个 HTTP 请求,并通过 Set-Cookie 头信息,将 SessionId 写入 Cookie 中。

    Cookie + Session 存在的问题:

    • 由于服务器端需要对接大量的客户端,也就需要存放大量的 SessionId,这样会导致服务器压力过大。

    • 如果服务器端是一个集群,为了同步登录态,需要将 SessionId 同步到每一台机器上,无形中增加了服务器端维护成本。

    • 由于 SessionId 存放在 Cookie 中,所以无法避免 CSRF 攻击。

    移动端基于token的认证机制

    为了解决 Session + Cookie 机制暴露出的诸多问题,我们可以使用 Token 的登录方式。Token 是服务端生成的一串字符串,以作为客户端请求的一个令牌。当第一次登录后,服务器会生成一个 Token 并返回给客户端,客户端后续访问时,只需带上这个 Token 即可完成身份认证。

    Token 机制实现流程:

    用户首次登录时:

    • 用户输入账号密码,并点击登录。

    • 服务器端验证账号密码无误,创建 Token。

    • 服务器端将 Token 返回给客户端,由客户端自由保存。

    图片

    后续页面访问时:

    • 用户访问com/pageB 时,带上第一次登录时获取的 Token。

    • 服务器端验证 Token ,有效则身份验证成功。

    Token 的优缺点:

    • 服务器端不需要存放 Token,所以不会对服务器端造成压力,即使是服务器集群,也不需要增加维护成本。

    • Token 可以存放在前端任何地方,可以不用保存在 Cookie 中,提升了页面的安全性。

    • Token 下发之后,只要在生效时间之内,就一直有效,如果服务器端想收回此 Token 的权限,并不容易。

    二维码扫码登录的原理

    二维码扫码登录的流程图:

    图片

    扫码登录可以分为三个阶段:待扫描、已扫描待确认、已确认。

    待扫描阶段

    待扫描阶段也就是流程图中 1~5 阶段,即生成二维码阶段,这个阶段跟移动端没有关系,是 PC 端跟服务端的交互过程。

    每次用户打开PC端登陆请求,系统返回一个唯一的uid,并将uid的信息绘制成二维码返回给用户。这里的uid一定是唯一的,否则就会造成你登陆了其他用户的账号或者其他用户登陆你的账号。

    此时在 PC 端会启动一个定时器,轮询查询二维码是否被扫描。如果移动端未扫描的话,那么一段时间后二维码将会失效。二维码增加超时机制之后,会增加攻击者攻击的难度,不过攻击者也可能利用脚本去自动刷新二维码。

    已扫描待确认阶段

    流程图中第 6 ~ 10 阶段,我们在 PC 端登录微信时,手机扫码后,PC 端的二维码会变成已扫码,请在手机端确认。这个阶段是移动端跟服务端交互的过程。

    首先移动端扫描二维码,获取二维码 ID,然后将手机端登录的信息凭证(token)和 二维码 ID 作为参数发送给服务端,此时的手机一定是登录的,不存在没登录的情况。

    服务端接受请求后,会将 token 与二维码 ID 关联,为什么需要关联呢?你想想,我们使用微信时,移动端退出, PC 端是不是也需要退出,这个关联就有点把子作用了。然后会生成一个一次性 token,这个 token 会返回给移动端,一次性 token 用作确认时候的凭证。

    PC 端的定时器,会轮询到二维码的状态已经发生变化,会将 PC 端的二维码更新为已扫描,请确认。

    二维码扫描一定要有这个确认的页面,明确告知用户要做的操作,假设没有确认这个环节,那么是极其容易上当的。另外,二维码扫描确认之后,再往用户app或手机等发送登录提醒的通知,告知如果不是本人登录的,则建议用户立即修改密码

    已确认

    流程图中的 第 11 ~ 15 步骤,这是扫码登录的最后阶段,移动端携带上一步骤中获取的临时 token ,确认登录,服务端校对完成后,会更新二维码状态,并且给 PC 端生成一个正式的 token ,后续 PC 端就是持有这个 token 访问服务端。

    展开全文
  • 这些细节都留给大家思考 总结 我们从登陆的本质触发,探索二维码扫码登录是如何做到的 告诉系统我是谁 向系统证明我谁 在这个过程中,我们先简单讲了两个前提知识, 一个是二维码原理, 一个是基于 token 的认证机制...

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    原文:https://juejin.cn/post/6940976355097985032

    前几天看了极客时间一个二维码的视频[1],写的不错,这里总结下

    在日常生活中,二维码出现在很多场景,比如超市支付、系统登录、应用下载等等。了解二维码的原理,可以为技术人员在技术选型时提供新的思路。对于非技术人员呢,除了解惑,还可以引导他更好地辨别生活中遇到的各种二维码,防止上当受骗。

    二维码,大家再熟悉不过了

    购物扫个码,吃饭扫个码,坐公交也扫个码

    在扫码的过程中,大家可能会有疑问:这二维码安全吗?会不会泄漏我的个人信息?更深度的用户还会考虑:我的系统是不是也可以搞一个二维码来推广呢?

    这时候就需要了解一下二维码背后的技术和逻辑了!

    二维码最常用的场景之一就是通过手机端应用扫描 PC 或者 WEB 端的二维码,来登录同一个系统。比如手机微信扫码登录 PC 端微信,手机淘宝扫码登录 PC 端淘宝。那么就让我们来看一下,二维码登录是怎么操作的!

    二维码登录的本质

    二维码登录本质上也是一种登录认证方式。既然是登录认证,要做的也就两件事情!

    1. 告诉系统我是谁

    2. 向系统证明我是谁

    比如账号密码登录,账号就是告诉系统我是谁, 密码就是向系统证明我是谁; 比如手机验证码登录,手机号就是告诉系统我是谁,验证码就是向系统证明我是谁;

    那么扫码登录是怎么做到这两件事情的呢?我们一起来考虑一下

    手机端应用扫 PC 端二维码,手机端确认后,账号就在 PC 端登录成功了!这里,PC 端登录的账号肯定与手机端是同一个账号。不可能手机端登录的是账号 A,而扫码登录以后,PC 端登录的是账号 B。

    所以,第一件事情,告诉系统我是谁,是比较清楚的!

    通过扫描二维码,把手机端的账号信息传递到 PC 端,至于是怎么传的,我们后面再说

    第二件事情,向系统证明我是谁。扫码登录过程中,用户并没有去输入密码,也没有输入验证码,或者其他什么码。那是怎么证明的呢?

    有些同学会想到,是不是扫码过程中,把密码传到了 PC 端呢?但这是不可能的。因为那样太不安全的,客户端也根本不会去存储密码。我们仔细想一下,其实手机端 APP 它是已经登录过的,就是说手机端是已经通过登录认证。所说只要扫码确认是这个手机且是这个账号操作的,其实就能间接证明我谁。

    认识二维码

    那么如何做确认呢?我们后面会详细说明,在这之前我们需要先认识一下二维码!在认识二维码之前我们先看一下一维码!

    所谓一维码,也就是条形码,超市里的条形码--这个相信大家都非常熟悉,条形码实际上就是一串数字,它上面存储了商品的序列号。

    二维码其实与条形码类似,只不过它存储的不一定是数字,还可以是任何的字符串,你可以认为,它就是字符串的另外一种表现形式,

    在搜索引擎中搜索二维码,你可以找到很多在线生成二维码的工具网站,这些网站可以提供字符串与二维码之间相互转换的功能,比如 草料二维码网站[2]

    在左边的输入框就可以输入你的内容,它可以是文本、网址,文件........。然后就可以生成代表它们的二维码

    你也可以把二维码上传,进行”解码“,然后就可以解析出二维码代表的含义

    系统认证机制

    认识了二维码,我们了解一下移动互联网下的系统认证机制。

    前面我们说过,为了安全,手机端它是不会存储你的登录密码的。但是在日常使用过程中,我们应该会注意到,只有在你的应用下载下来后,第一次登录的时候,才需要进行一个账号密码的登录, 那之后呢 即使这个应用进程被杀掉,或者手机重启,都是不需要再次输入账号密码的,它可以自动登录。

    其实这背后就是一套基于 token 的认证机制,我们来看一下这套机制是怎么运行的,

    1. 账号密码登录时,客户端会将设备信息一起传递给服务端,

    2. 如果账号密码校验通过,服务端会把账号与设备进行一个绑定,存在一个数据结构中,这个数据结构中包含了账号 ID,设备 ID,设备类型等等

    const token = {
      acountid:'账号ID',
      deviceid:'登录的设备ID',
      deviceType:'设备类型,如 iso,android,pc......',
    }
    复制代码
    

    然后服务端会生成一个 token,用它来映射数据结构,这个 token 其实就是一串有着特殊意义的字符串,它的意义就在于,通过它可以找到对应的账号与设备信息,

    1. 客户端得到这个 token 后,需要进行一个本地保存,每次访问系统 API 都携带上 token 与设备信息。

    2. 服务端就可以通过 token 找到与它绑定的账号与设备信息,然后把绑定的设备信息与客户端每次传来的设备信息进行比较, 如果相同,那么校验通过,返回 AP 接口响应数据, 如果不同,那就是校验不通过拒绝访问

    从前面这个流程,我们可以看到,客户端不会也没必要保存你的密码,相反,它是保存了 token。可能有些同学会想,这个 token 这么重要,万一被别人知道了怎么办。实际上,知道了也没有影响, 因为设备信息是唯一的,只要你的设备信息别人不知道, 别人拿其他设备来访问,验证也是不通过的。

    可以说,客户端登录的目的,就是获得属于自己的 token。

    那么在扫码登录过程中,PC 端是怎么获得属于自己的 token 呢?不可能手机端直接把自己的 token 给 PC 端用!token 只能属于某个客户端私有,其他人或者是其他客户端是用不了的。在分析这个问题之前,我们有必要先梳理一下,扫描二维码登录的一般步骤是什么样的。这可以帮助我们梳理清楚整个过程,

    扫描二维码登录的一般步骤

    大概流程

    1. 扫码前,手机端应用是已登录状态,PC 端显示一个二维码,等待扫描

    2. 手机端打开应用,扫描 PC 端的二维码,扫描后,会提示"已扫描,请在手机端点击确认"

    3. 用户在手机端点击确认,确认后 PC 端登录就成功了

    可以看到,二维码在中间有三个状态, 待扫描,已扫描待确认,已确认。那么可以想象

    1. 二维码的背后它一定存在一个唯一性的 ID,当二维码生成时,这个 ID 也一起生成,并且绑定了 PC 端的设备信息

    2. 手机去扫描这个二维码

    3. 二维码切换为 已扫描待确认状态, 此时就会将账号信息与这个 ID 绑定

    4. 当手机端确认登录时,它就会生成 PC 端用于登录的 token,并返回给 PC 端

    好了,到这里,基本思路就已经清晰了,接下来我们把整个过程再具体化一下

    二维码准备

    按二维码不同状态来看, 首先是等待扫描状态,用户打开 PC 端,切换到二维码登录界面时。

    1. PC 端向服务端发起请求,告诉服务端,我要生成用户登录的二维码,并且把 PC 端设备信息也传递给服务端

    2. 服务端收到请求后,它生成二维码 ID,并将二维码 ID 与 PC 端设备信息进行绑定

    3. 然后把二维码 ID 返回给 PC 端

    4. PC 端收到二维码 ID 后,生成二维码(二维码中肯定包含了 ID)

    5. 为了及时知道二维码的状态,客户端在展现二维码后,PC 端不断的轮询服务端,比如每隔一秒就轮询一次,请求服务端告诉当前二维码的状态及相关信息

    二维码已经准好了,接下来就是扫描状态

    扫描状态切换

    1. 用户用手机去扫描 PC 端的二维码,通过二维码内容取到其中的二维码 ID

    2. 再调用服务端 API 将移动端的身份信息与二维码 ID 一起发送给服务端

    3. 服务端接收到后,它可以将身份信息与二维码 ID 进行绑定,生成临时 token。然后返回给手机端

    4. 因为 PC 端一直在轮询二维码状态,所以这时候二维码状态发生了改变,它就可以在界面上把二维码状态更新为已扫描

    那么为什么需要返回给手机端一个临时 token 呢?临时 token 与 token 一样,它也是一种身份凭证,不同的地方在于它只能用一次,用过就失效。

    在第三步骤中返回临时 token,为的就是手机端在下一步操作时,可以用它作为凭证。以此确保扫码,登录两步操作是同一部手机端发出的,

    状态确认

    最后就是状态的确认了。

    1. 手机端在接收到临时 token 后会弹出确认登录界面,用户点击确认时,手机端携带临时 token 用来调用服务端的接口,告诉服务端,我已经确认

    2. 服务端收到确认后,根据二维码 ID 绑定的设备信息与账号信息,生成用户 PC 端登录的 token

    3. 这时候 PC 端的轮询接口,它就可以得知二维码的状态已经变成了"已确认"。并且从服务端可以获取到用户登录的 token

    4. 到这里,登录就成功了,后端 PC 端就可以用 token 去访问服务端的资源了

    扫码动作的基础流程都讲完了,有些细节还没有深入介绍,

    比如二维码的内容是什么?

    • 可以是二维码 ID

    • 可以是包含二维码 ID 的一个 url 地址

    在扫码确认这一步,用户取消了怎么处理?这些细节都留给大家思考

    总结

    我们从登陆的本质触发,探索二维码扫码登录是如何做到的

    1. 告诉系统我是谁

    2. 向系统证明我谁

    在这个过程中,我们先简单讲了两个前提知识,

    • 一个是二维码原理,

    • 一个是基于 token 的认证机制。

    然后我们以二维码状态为轴,分析了这背后的逻辑: 通过 token 认证机制与二维码状态变化来实现扫码登录.

    需要指出的是,前面的讲的登录流程,它适用于同一个系统的 PC 端,WEB 端,移动端。

    平时我们还有另外一种场景也比较常见,那就是通过第三方应用来扫码登录,比如极客时间/掘金 都可以选择微信/QQ 等扫码登录,那么这种通过第三方应用扫码登录又是什么原理呢?

    感兴趣的同学可以思考研究一下,欢迎在评论区留下你的见解。

    参考资料

    [1]

    极客时间一个二维码的视频: https://time.geekbang.org/dailylesson/detail/100044032?utm_source=u_nav_web&utm_medium=u_nav_web&utm_term=u_nav_web

    [2]

    草料二维码网站: https://cli.im/

    --end--

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