单点登陆

1 什么是单点登陆

单点登录（ Single Sign On ），简称为  SSO ，是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。 SSO 的定义是在多个应用系统中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。

较大的企业内部，一般都有很多的业务支持系统为其提供相应的管理和 IT 服 务。例如财务系统为财务人员提供财务的管理、计算和报表服务；人事系统为人事部门提供全公司人员的维护服务；各种业务系统为公司内部不同的业务提供不同的 服务等等。这些系统的目的都是让计算机来进行复杂繁琐的计算工作，来替代人力的手工劳动，提高工作效率和质量。这些不同的系统往往是在不同的时期建设起来 的，运行在不同的平台上；也许是由不同厂商开发，使用了各种不同的技术和标准。如果举例说国内一著名的 IT 公司（名字隐去），内部共有 60 多个业务系统，这些系统包括两个不同版本的 SAP 的 ERP 系统， 12 个不同类型和版本的数据库系统， 8 个不同类型和版本的操作系统，以及使用了 3 种不同的防火墙技术，还有数十种互相不能兼容的协议和标准，你相信吗？不要怀疑，这种情况其实非常普遍。每一个应用系统在运行了数年以后，都会成为不可替换的企业 IT 架构的一部分，如下图所示。

随 着企业的发展，业务系统的数量在不断的增加，老的系统却不能轻易的替换，这会带来很多的开销。其一是管理上的开销，需要维护的系统越来越多。很多系统的数 据是相互冗余和重复的，数据的不一致性会给管理工作带来很大的压力。业务和业务之间的相关性也越来越大，例如公司的计费系统和财务系统，财务系统和人事系 统之间都不可避免的有着密切的关系。

为了降低管理的消耗，最大限度的重用已有投资的系统，很多企业都在进行着企业应用集成（ EAI ）。 企业应用集成可以在不同层面上进行：例如在数据存储层面上的“数据大集中”，在传输层面上的“通用数据交换平台”，在应用层面上的“业务流程整合”，和用 户界面上的“通用企业门户”等等。事实上，还用一个层面上的集成变得越来越重要，那就是“身份认证”的整合，也就是“单点登录”。

通常来说，每个单独的系统都会有自己的安全体系和身份认证系统。整合以前，进入每个系统都需要进行登录，这样的局面不仅给管理上带来了很大的困难，在安全方面也埋下了重大的隐患。下面是一些著名的调查公司显示的统计数据：

• 用户每天平均 16 分钟花在身份验证任务上 - 资料来源： IDS
• 频繁的 IT 用户平均有 21 个密码 - 资料来源： NTA Monitor Password Survey
• 49% 的人写下了其密码，而 67% 的人很少改变它们
• 每 79 秒出现一起身份被窃事件 - 资料来源：National Small Business Travel Assoc
• 全球欺骗损失每年约 12B - 资料来源：Comm Fraud Control Assoc
• 到 2007 年，身份管理市场将成倍增长至 $4.5B - 资料来源：IDS

 

使用“单点登录”整合后，只需要登录一次就可以进入多个系统，而不需要重新登录，这不仅仅带来了更好的用户体验，更重要的是降低了安全的风险和管理的消耗。请看下面的统计数据：

• 提高 IT 效率：对于每 1000 个受管用户，每用户可节省$70K
• 帮助台呼叫减少至少1/3，对于 10K 员工的公司，每年可以节省每用户 $75，或者合计 $648K
• 生产力提高：每个新员工可节省 $1K，每个老员工可节省 $350 �资料来源：Giga
• ROI 回报：7.5 到 13 个月 �资料来源：Gartner

 

另外，使用“单点登录”还是 SOA 时代的需求之一。在面向服务的架构中，服务和服务之间，程序和程序之间的通讯大量存在，服务之间的安全认证是 SOA 应用的难点之一，应此建立“单点登录”的系统体系能够大大简化 SOA 的安全问题，提高服务之间的合作效率。

2 单点登陆的技术实现机制

随着 SSO 技术的流行， SSO 的产品也是满天飞扬。所有著名的软件厂商都提供了相应的解决方案。在这里我并不想介绍自己公司（ Sun Microsystems ）的产品，而是对 SSO 技术本身进行解析，并且提供自己开发这一类产品的方法和简单演示。有关我写这篇文章的目的，请参考我的博客（ http://yuwang881.blog.sohu.com/3184816.html ）。

单 点登录的机制其实是比较简单的，用一个现实中的例子做比较。颐和园是北京著名的旅游景点，也是我常去的地方。在颐和园内部有许多独立的景点，例如“苏州 街”、“佛香阁”和“德和园”，都可以在各个景点门口单独买票。很多游客需要游玩所有德景点，这种买票方式很不方便，需要在每个景点门口排队买票，钱包拿 进拿出的，容易丢失，很不安全。于是绝大多数游客选择在大门口买一张通票（也叫套票），就可以玩遍所有的景点而不需要重新再买票。他们只需要在每个景点门 口出示一下刚才买的套票就能够被允许进入每个独立的景点。

单点登录的机制也一样，如下图所示，当用户第一次访问应用系统 1 的时候，因为还没有登录，会被引导到认证系统中进行登录（ 1 ）；根据用户提供的登录信息，认证系统进行身份效验，如果通过效验，应该返回给用户一个认证的凭据－－ ticket （ 2 ）；用户再访问别的应用的时候（ 3 ， 5 ）就会将这个 ticket 带上，作为自己认证的凭据，应用系统接受到请求之后会把 ticket 送到认证系统进行效验，检查 ticket 的合法性（ 4 ， 6 ）。如果通过效验，用户就可以在不用再次登录的情况下访问应用系统 2 和应用系统 3 了。

从上面的视图可以看出，要实现 SSO ，需要以下主要的功能：

• 所有应用系统共享一个身份认证系统。
  统一的认证系统是SSO的前提之一。认证系统的主要功能是将用户的登录信息和用户信息库相比较，对用户进行登录认证；认证成功后，认证系统应该生成统一的认证标志（ticket），返还给用户。另外，认证系统还应该对ticket进行效验，判断其有效性。
• 所有应用系统能够识别和提取ticket信息
  要实现SSO的功能，让用户只登录一次，就必须让应用系统能够识别已经登录过的用户。应用系统应该能对ticket进行识别和提取，通过与认证系统的通讯，能自动判断当前用户是否登录过，从而完成单点登录的功能。

 

上面的功能只是一个非常简单的 SSO 架构，在现实情况下的 SSO 有着更加复杂的结构。有两点需要指出的是：

• 单一的用户信息数据库并不是必须的，有许多系统不能将所有的用户信息都集中存储，应该允许用户信息放置在不同的存储中，如下图所示。事实上，只要统一认证系统，统一ticket的产生和效验，无论用户信息存储在什么地方，都能实现单点登录。

 

• 统一的认证系统并不是说只有单个的认证服务器，如下图所示，整个系统可以存在两个以上的认证服务器，这些服务器甚至可以是不同的产品。认证服务器之间要通过标准的通讯协议，互相交换认证信息，就能完成更高级别的单点登录。如下图，当用户在访问应用系统1时，由第一个认证服务器进行认证后，得到由此服务器产生的ticket。当他访问应用系统4的时候，认证服务器2能够识别此ticket是由第一个服务器产生的，通过认证服务器之间标准的通讯协议（例如SAML）来交换认证信息，仍然能够完成SSO的功能。

 

3 WEB-SSO的实现

随着互联网的高速发展， WEB 应用几乎统治了绝大部分的软件应用系统，因此 WEB-SSO 是 SSO 应用当中最为流行。 WEB-SSO 有其自身的特点和优势，实现起来比较简单易用。很多商业软件和开源软件都有对 WEB-SSO 的实现。其中值得一提的是 OpenSSO  （ https://opensso.dev.java.net ），为用 Java 实现 WEB-SSO 提供架构指南和服务指南，为用户自己来实现 WEB-SSO 提供了理论的依据和实现的方法。

为什么说 WEB-SSO 比较容易实现呢？这是有 WEB 应用自身的特点决定的。

众所周知， Web 协议（也就是 HTTP ）是一个无状态的协议。一个 Web 应用由很多个 Web 页面组成，每个页面都有唯一的 URL 来定义。用户在浏览器的地址栏输入页面的 URL ，浏览器就会向 Web Server 去发送请求。如下图，浏览器向 Web 服务器发送了两个请求，申请了两个页面。这两个页面的请求是分别使用了两个单独的 HTTP 连接。所谓无状态的协议也就是表现在这里，浏览器和 Web 服务器会在第一个请求完成以后关闭连接通道，在第二个请求的时候重新建立连接。 Web 服务器并不区分哪个请求来自哪个客户端，对所有的请求都一视同仁，都是单独的连接。这样的方式大大区别于传统的（ Client/Server ） C/S 结构 , 在那样的应用中，客户端和服务器端会建立一个长时间的专用的连接通道。正是因为有了无状态的特性，每个连接资源能够很快被其他客户端所重用，一台 Web 服务器才能够同时服务于成千上万的客户端。

但是我们通常的应用是有状态的。先不用提不同应用之间的 SSO ，在同一个应用中也需要保存用户的登录身份信息。例如用户在访问页面 1 的时候进行了登录，但是刚才也提到，客户端的每个请求都是单独的连接，当客户再次访问页面 2 的时候，如何才能告诉 Web 服务器，客户刚才已经登录过了呢？浏览器和服务器之间有约定：通过使用 cookie 技术来维护应用的状态。 Cookie 是可以被 Web 服务器设置的字符串，并且可以保存在浏览器中。如下图所示，当浏览器访问了页面 1 时， web 服务器设置了一个 cookie ，并将这个 cookie 和页面 1 一起返回给浏览器，浏览器接到 cookie 之后，就会保存起来，在它访问页面 2 的时候会把这个 cookie 也带上， Web 服务器接到请求时也能读出 cookie 的值，根据 cookie 值的内容就可以判断和恢复一些用户的信息状态。

Web-SSO 完全可以利用 Cookie 结束来完成用户登录信息的保存，将浏览器中的 Cookie 和上文中的 Ticket 结合起来，完成 SSO 的功能。

 

为了完成一个简单的 SSO 的功能，需要两个部分的合作：

1. 统一的身份认证服务。
2. 修改Web应用，使得每个应用都通过这个统一的认证服务来进行身份效验。