浅析C#中单点登录的原理和使用

什么是单点登录？
我想肯定有一部分人“望文生义”的认为单点登录就是一个用户只能在一处登录，其实这是错误的理解（我记得我第一次也是这么理解的）。
单点登录指的是多个子系统只需要登录一个，其他系统不需要登录了（一个浏览器内）。一个子系统退出，其他子系统也全部是退出状态。
如果你还是不明白，我们举个实际的例子把。比如博客园首页：https://www.cnblogs.com，和博客园的找找看http://zzk.cnblogs.com。这就是两个系统（不同的域名）。如果你登录其中一个，另一个也是登录状态。如果你退出一个，另一个也是退出状态了。
那么这是怎么实现的呢？这就是我们今天要分析的问题了。

单点登录(SSO)原理

• 首先我们需要一个认证中心(Service)，和两个子系统(Client)。
• 当浏览器第一次访问Client1时，处于未登录状态 -> 302到认证中心(Service) -> 在Service的登录页面登录(写入Cookie记录登录信息) -> 302到Client1(写入Cookie记录登录信息)
• 第二次访问Client1 -> 读取Client1中Cookie登录信息 -> Client1为登录状态
• 第一次访问Client2 -> 读取Client2中Cookie中的登录信息 -> Client2为未登录状态 -> 302到在Service(读取Service中的Cookie为登录状态) -> 302到Client2(写入Cookie记录登录信息)

我们发现在访问Client2的时候，中间时间经过了几次302重定向，并没有输入用户名密码去登录。用户完全感觉不到，直接就是登录状态了。

图解：

手撸一个SSO

环境：.NET Framework 4.5.2
Service：

/// <summary>
/// 登录
/// </summary>
/// <param name="name"></param>
/// <param name="passWord"></param>
/// <param name="backUrl"></param>
/// <returns></returns>
[HttpPost]
public string Login(string name, string passWord, string backUrl)
{
    if (true)//TODO：验证用户名密码登录
    {
        //用Session标识会话是登录状态
        Session["user"] = "XX已经登录";
        //在认证中心 保存客户端Client的登录认证码
        TokenIds.Add(Session.SessionID, Guid.NewGuid());
    }
    else//验证失败重新登录
    {
        return "/Home/Login";
    }
    return backUrl + "?tokenId=" + TokenIds[Session.SessionID];//生成一个tokenId 发放到客户端
}

Client：

public static List<string> Tokens = new List<string>();
public async Task<ActionResult> Index()
{
    var tokenId = Request.QueryString["tokenId"];
    //如果tokenId不为空，则是由Service302过来的。
    if (tokenId != null)
    {
        using (HttpClient http = new HttpClient())
        {
            //验证Tokend是否有效
            var isValid = await http.GetStringAsync("http://localhost:8018/Home/TokenIdIsValid?tokenId=" + tokenId);
            if (bool.Parse(isValid.ToString()))
            {
                if (!Tokens.Contains(tokenId))
                {
                    //记录登录过的Client (主要是为了可以统一登出)
                    Tokens.Add(tokenId);
                }
                Session["token"] = tokenId;
            }
        }
    }
    //判断是否是登录状态
    if (Session["token"] == null || !Tokens.Contains(Session["token"].ToString()))
    {
        return Redirect("http://localhost:8018/Home/Verification?backUrl=http://localhost:26756/Home");
    }
    else
    {
        if (Session["token"] != null)
            Session["token"] = null;
    }
    return View();
}

效果图：

当然，这只是用较少的代码撸了一个较简单的SSO。仅用来理解，勿用于实际应用。

IdentityServer4实现SSO

环境：.NET Core 2.0
上面我们手撸了一个SSO，接下来我们看看.NET里的IdentityServer4怎么来使用SSO。
首先建一个IdentityServer4_SSO_Service(MVC项目)，再建两个IdentityServer4_SSO_Client(MVC项目)
在Service项目中用nuget导入IdentityServer4 2.0.2、IdentityServer4.AspNetIdentity 2.0.0、IdentityServer4.EntityFramework 2.0.0
在Client项目中用nuget导入IdentityModel 2.14.0
然后分别设置Service和Client项目启动端口为 5001(Service)、5002(Client1)、5003(Client2)

在Service中新建一个类Config：

public class Config
{        
    public static IEnumerable<IdentityResource> GetIdentityResources()
        {
            return new List<IdentityResource>
            {
                new IdentityResources.OpenId(),
                new IdentityResources.Profile(),
            };
        }

    public static IEnumerable<ApiResource> GetApiResources()
    {
        return new List<ApiResource>
        {
            new ApiResource("api1", "My API")
        };
    }

    // 可以访问的客户端
    public static IEnumerable<Client> GetClients()
        {           
            return new List<Client>
            {               
                // OpenID Connect hybrid flow and client credentials client (MVC)
                //Client1
                new Client
                {
                    ClientId = "mvc1",
                    ClientName = "MVC Client1",
                    AllowedGrantTypes = GrantTypes.HybridAndClientCredentials,
                    RequireConsent = true,
                    ClientSecrets =
                    {
                        new Secret("secret".Sha256())
                    },
                    RedirectUris = { "http://localhost:5002/signin-oidc" }, //注意端口5002 是我们修改的Client的端口
                    PostLogoutRedirectUris = { "http://localhost:5002/signout-callback-oidc" },
                    AllowedScopes =
                    {
                        IdentityServerConstants.StandardScopes.OpenId,
                        IdentityServerConstants.StandardScopes.Profile,
                        "api1"
                    },
                    AllowOfflineAccess = true
                },
                 //Client2
                new Client
                {
                    ClientId = "mvc2",
                    ClientName = "MVC Client2",
                    AllowedGrantTypes = GrantTypes.HybridAndClientCredentials,
                    RequireConsent = true,
                    ClientSecrets =
                    {
                        new Secret("secret".Sha256())
                    },
                    RedirectUris = { "http://localhost:5003/signin-oidc" },
                    PostLogoutRedirectUris = { "http://localhost:5003/signout-callback-oidc" },
                    AllowedScopes =
                    {
                        IdentityServerConstants.StandardScopes.OpenId,
                        IdentityServerConstants.StandardScopes.Profile,
                        "api1"
                    },
                    AllowOfflineAccess = true
                }
            };
        }
}

新增一个ApplicationDbContext类继承于IdentityDbContext：

public class ApplicationDbContext : IdentityDbContext<IdentityUser>
{
    public ApplicationDbContext(DbContextOptions<ApplicationDbContext> options)
        : base(options)
    {
    } 
    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder builder)
    {
        base.OnModelCreating(builder);
    }
}

在文件appsettings.json中配置数据库连接字符串：

"ConnectionStrings": {
    "DefaultConnection": "Server=(local);Database=IdentityServer4_Demo;Trusted_Connection=True;MultipleActiveResultSets=true"
  }

在文件Startup.cs的ConfigureServices方法中增加:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddDbContext<ApplicationDbContext>(options =>
       options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection"))); //数据库连接字符串
    services.AddIdentity<IdentityUser, IdentityRole>()
        .AddEntityFrameworkStores<ApplicationDbContext>()
        .AddDefaultTokenProviders();

    services.AddMvc();

    string connectionString = Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection");
    var migrationsAssembly = typeof(Startup).GetTypeInfo().Assembly.GetName().Name;
    services.AddIdentityServer()
        .AddDeveloperSigningCredential()
        .AddAspNetIdentity<IdentityUser>() 
        .AddConfigurationStore(options =>
        {
            options.ConfigureDbContext = builder =>
                builder.UseSqlServer(connectionString,
                    sql => sql.MigrationsAssembly(migrationsAssembly));
        })
        .AddOperationalStore(options =>
        {
            options.ConfigureDbContext = builder =>
                builder.UseSqlServer(connectionString,
                    sql => sql.MigrationsAssembly(migrationsAssembly));
            options.EnableTokenCleanup = true;
            options.TokenCleanupInterval = 30;
        });
}

并在Startup.cs文件里新增一个方法InitializeDatabase（初始化数据库）：

/// <summary>
/// 初始数据库
/// </summary>
/// <param name="app"></param>
private void InitializeDatabase(IApplicationBuilder app)
{
    using (var serviceScope = app.ApplicationServices.GetService<IServiceScopeFactory>().CreateScope())
    {
        serviceScope.ServiceProvider.GetRequiredService<ApplicationDbContext>().Database.Migrate();//执行数据库迁移
        serviceScope.ServiceProvider.GetRequiredService<PersistedGrantDbContext>().Database.Migrate();

        var context = serviceScope.ServiceProvider.GetRequiredService<ConfigurationDbContext>();
        context.Database.Migrate();
        if (!context.Clients.Any())
        {
            foreach (var client in Config.GetClients())//循环添加 我们直接添加的 5002、5003 客户端
            {
                context.Clients.Add(client.ToEntity());
            }
            context.SaveChanges();
        } 
        if (!context.IdentityResources.Any())
                {
                    foreach (var resource in Config.GetIdentityResources())
                    {
                        context.IdentityResources.Add(resource.ToEntity());
                    }
                    context.SaveChanges();
                } 
        if (!context.ApiResources.Any())
                {
                    foreach (var resource in Config.GetApiResources())
                    {
                        context.ApiResources.Add(resource.ToEntity());
                    }
                    context.SaveChanges();
                }
    }
}

修改Configure方法：

 public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
 {
     //初始化数据
     InitializeDatabase(app);
     if (env.IsDevelopment())
     {
         app.UseDeveloperExceptionPage();
         app.UseBrowserLink();
         app.UseDatabaseErrorPage();
     }
     else
     {
         app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
     }
     app.UseStaticFiles();
     app.UseIdentityServer();
     app.UseMvc(routes =>
     {
         routes.MapRoute(
             name: "default",
             template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
     });
 }

然后新建一个AccountController控制器，分别实现注册、登录、登出等。
新建一个ConsentController控制器用于Client回调。
然后在Client的Startup.cs类里修改ConfigureServices方法：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMvc();
    JwtSecurityTokenHandler.DefaultInboundClaimTypeMap.Clear();
    services.AddAuthentication(options =>
    {
        options.DefaultScheme = "Cookies";
        options.DefaultChallengeScheme = "oidc";
    }).AddCookie("Cookies").AddOpenIdConnect("oidc", options =>
    {
        options.SignInScheme = "Cookies";
        options.Authority = "http://localhost:5001";
        options.RequireHttpsMetadata = false;
        options.ClientId = "mvc2";
        options.ClientSecret = "secret";
        options.ResponseType = "code id_token";
        options.SaveTokens = true;
        options.GetClaimsFromUserInfoEndpoint = true;
        options.Scope.Add("api1");
        options.Scope.Add("offline_access");
    });
}

对于Client的身份认证就简单了：

[Authorize]//身份认证
public IActionResult Index()
{
    return View();
}

/// <summary>
/// 登出
/// </summary>
/// <returns></returns>
public async Task<IActionResult> Logout()
{
    await HttpContext.SignOutAsync("Cookies");
    await HttpContext.SignOutAsync("oidc");
    return View("Index");
}

效果图：

 

 

源码地址（demo可配置数据库连接后直接运行）

• https://github.com/zhaopeiym/BlogDemoCode/tree/master/sso(单点登录)

推荐阅读

• http://www.cnblogs.com/ywlaker/p/6113927.html
• https://identityserver4.readthedocs.io/en/release