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一文搞懂主流的扫码登录技术原理

2020-06-03 05:51 435 查看

来自:开源中国,作者:imtech

链接:https://my.oschina.net/u/4231722/blog/3154805

1、引言

扫码登录这个功能,最早应该是微信的 PC 端开始搞,虽然有点反人类的功能(不扫码也没别的方式登录),但不得不说还是很酷的。

下面这张图,不管是 IM 开发者还是普通用户,应该很熟悉:

于是,搞 IM 产品的老板和产品经理们,从此又多了一个要抛给程序员们的需求——“为什么微信有扫一扫登录,而我们的没有?”。

好吧,每次只要是微信有的功能,IM 程序员们想甩锅,难度就有点大了,毕竟老板们都都会想当然认为,微信有的 “我” 的 IM 产品里也得有。

既然无法回避,那就只能老老实实搞懂技术原理,然后自已使劲撸吧。

本文将简要的介绍扫码登录功能的技术实现逻辑,并实际结合淘宝、微信的扫码登录功能,学习和研究大厂主流应用的技术实现思路。

2、基本技术原理

2.1 扫码登录功能到底是什么样的?

首先介绍下什么是扫码登录。现在大部分同学手机上都装有微信、qq 和淘宝这一类的软件。而这些 app 都有他们相对应的网页端。为了让用户在使用他们的网页时登录更加方便和安全,使用手机扫一扫就可以登录的服务,就显得自然而然了。

几个主流大厂应用扫码登录时的界面效果如下:

有很多小伙伴可能会感到很神奇,网页上只是显示了个二维码,它怎么就知道是哪个手机扫到了二维码,并且进行登录的呢?而且,登录完成以后,还能直接把用户信息显示给用户,真的是很神奇啊。

2.2 扫码登录功能的完整技术逻辑

1)网页端与服务器的配合逻辑:

接下来就是对于这个服务的详细实现。

首先用户打开网站的登录页面的时候,向浏览器的服务器发送获取登录二维码的请求。服务器收到请求后,随机生成一个 uuid,将这个 id 作为 key 值存入 redis 服务器,同时设置一个过期时间,再过期后,用户登录二维码需要进行刷新重新获取。

同时,将这个 key 值和本公司的验证字符串合在一起,通过二维码生成接口,生成一个二维码的图片(二维码生成,网上有很多现成的接口和源码,这里不再介绍)。然后,将二维码图片和 uuid 一起返回给用户浏览器。

浏览器拿到二维码和 uuid 后,会每隔一秒向浏览器发送一次,登录是否成功的请求。请求中携带有 uuid 作为当前页面的标识符。这里有的同学就会奇怪了,服务器只存了个 uuid 在 redis 中作为 key 值,怎么会有用户的 id 信息呢?

这里确实会有用户的 id 信息,这个 id 信息是由手机服务器存入 redis 中的。具体请继续阅读 “手机端与服务器的配合逻辑”。

2)手机端与服务器的配合逻辑:

话说,浏览器拿到二维码后,将二维码展示到网页上,并给用户一个提示:请掏出您的手机,打开扫一扫进行登录。

用户拿出手机扫描二维码,就可以得到一个验证信息和一个 uuid(扫描二维码获取字符串的功能在网上同样有很多 demo,这里就不详细介绍了)。

由于手机端已经进行过了登录,在访问手机端的服务器的时候,参数中都会携带一个用户的 token,手机端服务器可以从中解析到用户的 userId(这里从 token 中取值而不是手机端直接传 userid 是为了安全,直接传 userid 可能会被截获和修改,token 是加密的,被修改的风险会小很多)。手机端将解析到的数据和用户 token 一起作为参数,向服务器发送验证登录请求(这里的服务器是手机服务器,手机端的服务器跟网页端服务器不是同一台服务器)。

服务器收到请求后,首先对比参数中的验证信息,确定是否为用户登录请求接口。如果是,返回一个确认信息给手机端。

手机端收到返回后,将登录确认框显示给用户(防止用户误操作,同时使登录更加人性化)。用户确认是进行的登录操作后,手机再次发送请求。服务器拿到 uuId 和 userId 后,将用户的 userid 作为 value 值存入 redis 中以 uuid 作为 key 的键值对中。

3)登录成功时的逻辑:

然后,浏览器再次发送请求的时候,浏览器端的服务器就可以得到一个用户 Id,并调用登录的方法,生成一个浏览器端的 token,再浏览器再次发送请求的时候,将用户信息返回给浏览器,登录成功。这里存储用户 id 而不是直接存储用户信息是因为,手机端的用户信息,不一定是和浏览器端的用户信息完全一致。

4)详细的技术原理总结如下图所示:

3、淘宝的扫码登录技术实现

本节我们以淘宝的扫码登录为例,来实际研究分析一下淘宝的扫码登录实现逻辑。

登录界面 https://login.taobao.com/member/login.jhtml 传回来的参数为:

然后请求 (GET) 报文是这样的:

https://qrlogin.taobao.com/qrcodelogin/qrcodeLoginCheck.do?lgToken=2c3b4d53ef0513787bf4ce711ea5ba53&defaulturl=&_ksTS=1540106757739_2804&callback=jsonp2805
关键的就是 lgToken,是网页的唯一 ID,当打开了二维码登录的时候,网页在轮询 (应该是长轮询 long polling) 调用接口去请求服务器。

如果没有扫码,返回的为:

如果扫了的话则会返回:

{    "code": "10001",    "message": "mobile scan QRCode success",    "success": true}
长时间没有扫码的话,网页端会停止轮询,二维码失效!

当手机端确认登录后,接口返回的是:

{ "code": "10006", "success": true, "url": "https://login.taobao.com/member/loginByIm.do?uid=cntaobaoxxx&token=ff82fc0d1d395a33d3b38ec5a4981336&time=1530179143250&asker=qrcodelogin&ask_version=1.0.0&defaulturl=https://www.taobao.com&webpas=0b7aed2d43f01825183e4a49c6cae47d1479929926"}
表示登录成功,当然手机端与服务端在点击 "确认登录" 之间的交互可能就是这样:网页端生成的 lgToken 去请求服务端,服务端记住了这个 lgToken 并认为登录了,当网页端再次轮询请求接口时,就返回真正的登录态 Token,网页端此时就可以凭着这个 Token 来登录了。

详细的技术逻辑如下图所示:

4、微信的扫码登录技术实现

4.1 技术原理流程图

微信的网页版访问地址是:https://wx.qq.com/,有兴趣也可以自行深入研究。

4.2 实际的技术实现逻辑

1)获取唯一的 uuid, 以及包含 uid 信息的二维码:

// 获取uuidgetUUID: function() {    vare = t.defer();    returnwindow.QRLogin = {},    $.ajax({        url: i.API_jsLogin,        dataType: "script"    }).done(function() {        200 == window.QRLogin.code ? e.resolve(window.QRLogin.uuid) : e.reject(window.QRLogin.code)    }).fail(function() {        e.reject()    }),    e.promise}
2)浏览器轮询服务器,获取扫码状态:
// 查看扫码状态checkLogin: function(e, a) {    varn = t.defer()        , a = a || 0;    returnwindow.code = 0,    window.checkLoginPromise = $.ajax({        url: i.API_login + "?loginicon=true&uuid="+ e + "&tip="+ a + "&r="+ ~newDate,        dataType: "script",        timeout: 35e3    }).done(function() {        newRegExp("/"+ location.host + "/");        if(window.redirect_uri && window.redirect_uri.indexOf("/"+ location.host + "/") < 0)            returnvoid (location.href = window.redirect_uri);        vare = {            code: window.code,            redirect_uri: window.redirect_uri,            userAvatar: window.userAvatar        };        n.resolve(e)    }).fail(function() {        n.reject()    }),    n.promise}
3)根据服务器返回的扫码状态,进行相应的操作:

408 扫码超时:如果手机没有扫码或没有授权登录,服务器会阻塞约 25s,然后返回状态码 408 -> 前端继续轮询

400 二维码失效:大约 5 分钟的时间内不扫码,二维码失效

201 已扫码:如果手机已经扫码,服务器立即返回状态码和用户的基本信息 (window.code=201,window.code.userAvator="…"),-> 前端继续轮询

200 已授权:如果手机点击了确认登录,服务器返回 200 及 token -> 前端停止轮询, 获取到 token,重定向到目标页

具体的代码示例如下:

// 根据服务器返回的扫码状态,进行相应的操作functiono(c) {    switch(c.code) {    case200:        t.newLoginPage(c.redirect_uri).then(function(t) {            varo = t.match(/<ret>(.*)<\/ret>/)                , r = t.match(/<script>(.*)<\/script>/)                , c = t.match(/<skey>(.*)<\/skey>/)                , s = t.match(/<wxsid>(.*)<\/wxsid>/)                , l = t.match(/<wxuin>(.*)<\/wxuin>/)                , d = t.match(/<pass_ticket>(.*)<\/pass_ticket>/)                , f = t.match(/<message>(.*)<\/message>/)                , u = t.match(/<redirecturl>(.*)<\/redirecturl>/);            returnu ? void (window.location.href = u[1]) : o && "0"!= o[1] ? (alert(f && f[1] || "登录失败"),            i.report(i.AUTH_FAIL_COUNT, 1),            void location.reload()) : (e.$emit("newLoginPage", {                Ret: o && o[1],                SKey: c && c[1],                Sid: s && s[1],                Uin: l && l[1],                Passticket: d && d[1],                Code: r            }),            void (a.getCookie("webwx_data_ticket") || n.report(n.ReportType.cookieError, {                text: "webwx_data_ticket 票据丢失",                cookie: document.cookie            })))        });        break;    case201:        e.isScan = !0,        n.report(n.ReportType.timing, {            timing: {                scan: Date.now()            }        }),        t.checkLogin(e.uuid).then(o, function(t) {            !t && window.checkLoginPromise && (e.isBrokenNetwork = !0)        });        break;    case408:        t.checkLogin(e.uuid).then(o, function(t) {            !t && window.checkLoginPromise && (e.isBrokenNetwork = !0)        });        break;    case400:    case500:    case0:        vars = a.getCookie("refreshTimes") || 0;        s < 5 ? (s++,        a.setCookie("refreshTimes", s, .5),        document.location.reload()) : e.isNeedRefresh = !0;        break;    case202:        e.isScan = !1,        e.isAssociationLogin = !1,        a.setCookie("login_frequency", 0, 2),        window.checkLoginPromise && (window.checkLoginPromise.abort(),        window.checkLoginPromise = null),        r()    }    e.code = c.code,    e.userAvatar = c.userAvatar,    a.log("get code", c.code)}

4.3 小结

微信网页端扫码登录时,轮询的数据返回采用的是 JSONP 的形式,这是为了解决跨域问题。如对 JSONP 不了解的,可以参考:

http://www.52im.net/thread-1038-1-1.html

微信网页端扫码登录时,轮询采用了后台根据扫码情况阻塞前台请求,优化轮询及减少前端的无效轮询。这种技术,请详见:

http://www.52im.net/thread-338-1-1.html

5、本文小结

扫码登录这个功能,现在已经不只出现有 IM 应用里,各种带有移动端的线上网站也都有了这个功能,所以本文中介绍的技术原理并不局限于只用于实现 IM 应用中的扫码登录。

另外,为了方便抓取真实的数据进行分析研究,本文中的 PC 端案例分析是针对的是网页端,但实际上如果你的 PC 端是富客户端(也就是. exe、.dmg 这样的安装版),原理也是一样的,而且还不需要考虑浏览器里的跨域问题等。

阅读本文时,可能涉及到传统的 Web 端即时通讯技术(为了扫码登录的实时性),比如长轮询等,如果您对这些技术还不太了解的话,可以系统学习一下即时通讯网整理的有关 Web 端即时通讯方面的资料。

(完)MarkerHub文章索引:(点击阅读原文直达)

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