学习单点登录的实现
SSO英文全称Single Sign On，单点登陆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。它包括可以将这次主要的登录映射到其他应用中用于同一个用户的登录的机制。它是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。
SSO技术实现机制
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；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；用户再访问别的应用的时候就会将这个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。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。
要实现SSO，需要以下主要的功能：
1、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。
2、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。
另外：
1、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。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。
2、统一的认证系统并不是说只有单个的认证服务器
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：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2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。
WEB-SSO的实现
用户在访问页面1的时候进行了登录，但是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。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。
很多的网站都有用到SSO技术,
新浪的用户登录也是用到的SSO技术.
我的想法是使用集中验证方式，多个站点集中Passport验证。
主站：Passport集中验证服务器 http://www.passport.com/ 。
分站：http://www.a.com/、http://www.b.com/、http://www.c.com/
凭证：用户登录后产生的数据标识，用于识别授权用户，可为多种方式，DEMO中主站我使用的是Cache，分站使用Session。
令牌：由Passport颁发可在各分站中流通的唯一标识。
OK，现在描述一下单点登录的过程：
情形一、匿名用户：匿名用户访问分站a上的一个授权页面，首先跳转到主站让用户输入帐号、密码进行登录，验证通过后产生主站凭证，同时产生令牌，跳转回分站a，此时分站a检测到用户已持有令牌，于是用令牌再次去主站获取用户凭证，获取成功后允许用户访问该授权页面。同时产生分站a的本地凭证，当该用户需要再次验证时将先检查本地凭证，以减少网络交互。
情形二、在分站a登录的用户访问分站b：因为用户在分站a登录过，已持有令牌，所以分站b会用令牌去主站获取用户凭证，获取成功后允许用户访问授权页面。同时产生分站b的本地凭证。
设计完成后，接下来是方案实现的一些关键点：
令牌：令牌由主站颁发，主站颁发令牌同时生成用户凭证，并记录令牌与用户凭证之间的对应关系，以根据用户提供的令牌响应对应的凭证；令牌要在各跨域分站中进行流通，所以DEMO中令牌我使用主站的Cookie，并指定Cookie.Domain="passport.com"。各分站如何共享主站的Cookie？从分站Redirect到主站页面，然后该页面读取Cookie并以URL参数方式回传即可，可在DEMO代码中查看详细实现，当然如果哪位有更好的令牌实现方式也拿出来分享。
//产生令牌
string tokenValue = Guid.NewGuid().ToString().ToUpper();
HttpCookie tokenCookie = new HttpCookie("Token");
tokenCookie.Values.Add("Value", tokenValue);
tokenCookie.Domain = "passport.com";
Response.AppendCookie(tokenCookie);
主站凭证：主站凭证是一个关系表，包含了三个字段：令牌、凭证数据、过期时间。有多种实现方式可供选择，要求可靠的话用数据库，要求性能的话用Cache，DEMO中我使用的是Cache中的DataTable。如下代码所示：
/// <summary>
/// 初始化数据结构
/// </summary>
/// <remarks>
/// ----------------------------------------------------
/// | token(令牌) | info(用户凭证) | timeout(过期时间) |
/// |--------------------------------------------------|
/// </remarks>
private static void cacheInit()
{
if (HttpContext.Current.Cache["CERT"] == null)
{
DataTable dt = new DataTable();
dt.Columns.Add("token", Type.GetType("System.String"));
dt.Columns["token"].Unique = true;
dt.Columns.Add("info", Type.GetType("System.Object"));
dt.Columns["info"].DefaultValue = null;
dt.Columns.Add("timeout", Type.GetType("System.DateTime"));
dt.Columns["timeout"].DefaultValue = DateTime.Now.AddMinutes(double.Parse(System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["timeout"]));
DataColumn[] keys = new DataColumn[1];
keys[0] = dt.Columns["token"];
dt.PrimaryKey = keys;
//Cache的过期时间为 令牌过期时间*2
HttpContext.Current.Cache.Insert("CERT", dt, null, DateTime.MaxValue, TimeSpan.FromMinutes(double.Parse(System.Configuration.ConfigurationManager.AppSettings["timeout"]) * 2));
}
}
分站凭证：分站凭证主要用于减少重复验证时网络的交互，比如用户已在分站a上登录过，当他再次访问分站a时，就不必使用令牌去主站验证了，因为分站a已有该用户的凭证。分站凭证相对比较简单，使用Session、Cookie均可。
分站SSO页面基类：分站使用SSO的页面会做一系列的逻辑判断处理，如文章开头的流程图。如果有多个页面的话不可能为每个页写一个这样的逻辑，OK，那么把这套逻辑封装成一个基类，凡是要使用SSO的页面继承该基类即可。如下代码所示：
using System;
using System.Data;
using System.Configuration;
using System.Web;
using System.Web.Security;
using System.Web.UI;
using System.Web.UI.WebControls;
using System.Web.UI.WebControls.WebParts;
using System.Web.UI.HtmlControls;
using System.Text.RegularExpressions;
namespace SSO.SiteA.Class
{
/// <summary>
/// 授权页面基类
/// </summary>
public class AuthBase : System.Web.UI.Page
{
protected override void OnLoad(EventArgs e)
{
if (Session["Token"] != null)
{
//分站凭证存在
Response.Write("恭喜，分站凭证存在，您被授权访问该页面！");
}
else
{
//令牌验证结果
if (Request.QueryString["Token"] != null)
{
if (Request.QueryString["Token"] != "$Token$")
{
//持有令牌
string tokenValue = Request.QueryString["Token"];
//调用WebService获取主站凭证
SSO.SiteA.RefPassport.TokenService tokenService = new SSO.SiteA.RefPassport.TokenService();
object o = tokenService.TokenGetCredence(tokenValue);
if (o != null)
{
//令牌正确
Session["Token"] = o;
Response.Write("恭喜，令牌存在，您被授权访问该页面！");
}
else
{
//令牌错误
Response.Redirect(this.replaceToken());
}
}
else
{
//未持有令牌
Response.Redirect(this.replaceToken());
}
}
//未进行令牌验证，去主站验证
else
{
Response.Redirect(this.getTokenURL());
}
}
base.OnLoad(e);
}
/// <summary>
/// 获取带令牌请求的URL
/// 在当前URL中附加上令牌请求参数
/// </summary>
/// <returns></returns>
private string getTokenURL()
{
string url = Request.Url.AbsoluteUri;
Regex reg = new Regex(@"^.*/?.+=.+$");
if (reg.IsMatch(url))
url += "&Token=$Token$";
else
url += "?Token=$Token$";
return "http://www.passport.com/gettoken.aspx?BackURL=" + Server.UrlEncode(url);
}
/// <summary>
/// 去掉URL中的令牌
/// 在当前URL中去掉令牌参数
/// </summary>
/// <returns></returns>
private string replaceToken()
{
string url = Request.Url.AbsoluteUri;
url = Regex.Replace(url, @"(/?|&)Token=.*", "", RegexOptions.IgnoreCase);
return "http://www.passport.com/userlogin.aspx?BackURL=" + Server.UrlEncode(url);
}
}//end class
}
用户退出：用户退出时分别清空主站凭证与当前分站凭证。如果要求A站点退出，B、C站点也退出，可自行扩展接口清空每个分站凭证。
主站过期凭证/令牌清除：定时清除(DataTable)Cache[“CERT”]中timeout字段超过当前时间的记录。
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系统的基本架构
我们假设一个系统System包含Service客户服务中心、Shop网上购物中心和Office网上办公中心三个独立的网站。Service管理客户的资料，登录和注销过程。不论客户访问System的任何一个页面，系统都会转到登录界面，在用户登录后，系统会自动转会到客户上次请求的页面。并且用户此后可以在System中无缝切换。不需要再次进行登录。即在System中实现单点登录SSO（Single Sign-On）。
我们知道，用户的即时状态通常是使用Application、Session、Cookie和存储的。而这些都是不能在程序中跨站点访问的。我们必需通过站点间相互通讯来确认用户的即时状态。
简单的实现
如图所示，该图描述了用户访问System的流程。
第一步，假设用户访问了Shop或Office的任何一个页面Any。该页面所在的网站将会检查用户的即时状态。如果用户已经登录了，则将Any页面的信息返回给用户。如果用户还没有登录，则自动转到Service的Validate页面，验证用户在Service状态。即Shop或Office向Service发出请求，要求Service返回用户的即时状态。
第二步，Validate验证用户的即时状态，如果用户已经登录了，则Service将用户的即时状态返回给Shop或Office的同步页面Synchronous，通知Shop或Office同步用户状态。如果用户没有登录，则自动转向Customer页面，提示用户登录。
第三步，用户完成登录过程，当用户成功登录后，自动转回Validate页面，通知Shop或Office的Synchronous进行用户状态的同步。
第四步，在用户状态同步完成后，在本地站点，用户状态成为在线状态，即可访问Any页面。
在上面的流程中。我们知道，不管用户访问哪个站点，用户只需要一次登录，就保证用户在Service的即时状态都是在线的，不会再需要进行第二次登录的过程。
现在我们的思路已经清楚，具体的实现我们将在代码分析中完成。
代码分析
从上面的流程中我们可以看出，系统中Shop和Office的代码是完全类似的。只要Shop可以实现，Office也可以同样的克隆。所以我们的重点分析的对象是Shop和Service的代码。
1、Shop的Web.config和Project.cs
在Shop的Web.config里，我们配置了Service站点和Shop站点，以方便我们在部署时方便修改。
＜appsettings＞
＜add key="Service" value="http://localhost:8001" /＞
＜add key="WebSite" value="http://localhost:8002" /＞
＜/appsettings＞
在Project类里进行引用。
using System;
using System.Configuration;
namespace Amethysture.SSO.Shop
{
public class Project
{
public static string Service = ConfigurationSettings.AppSettings["Service"];
public static string WebSite = ConfigurationSettings.AppSettings["WebSite"];
}
}
2、Shop的Global.cs
Shop的Global.cs定义了四个Session变量，UserID用来标识用户身份。Pass标识用户即时状态，Security用于保存往来Service和Shop的通讯不是被仿冒的。Url保存了上次请求的页面，以保证在用户登录后能转到用户请求的页面。
protected void Session_Start(Object sender, EventArgs e)
{
this.Session.Add("UserID", 0);
this.Session.Add("Pass", false);
this.Session.Add("Security", "");
this.Session.Add("Url", "");
}
3、Shop的Any.cs
Shop的Any.cs并没有包含代码，因为Any类从Page继承而来，为了代码分析方便，我们将代码集中到Page.cs中。
using System;
using System.Web;
namespace Amethysture.SSO.Shop
{
public class Any : Amethysture.SSO.Shop.Page
{
}
}
4、Shop的Page.cs
Page类有两个方法，CustomerValidate和Initialize。CustomerValidate用户检查用户的即时状态，而Initialize是页面登录后发送给用户的信息。我们的重点是CustomerValidate。
CustomerValidate是一个非常简单的流程，用条件语句检查Pass的状态，如果Pass为否，则表示用户没有登录，页面跳转到Service的Validate页面中。我们要分析的是其中保存的Url和递交的WebSite和Security几个参数。Url的作用在前面已经讲清楚了，只是为了保证用户登录后能回到原来的页面。而WebSite是为了保证该站点是被Service所接受的，并且保证Service知道是哪个站点请求了用户即时状态。因为这个例子是个简单的例子，在后面的Validate里没有验证WebSite是否是接受的请求站点，但是在实际应用中应该验证这一点，因为Shop和Service等同于服务器和客户端，服务器出于安全考虑必须要检查客户端是否是被允许的。Security是非常重要的一点。Shop对Service发送的是请求，不需要保证该请求没有被篡改，但是在Service应答Shop请求时就必须要保证应答的数据没有被篡改了。Security正是为了保证数据安全而设计的。
在代码中，Security是通过Hash一个随机产生的数字生成的。具有不确定性。和保密性。我们可以看到，Security同时保存在Session中和发送给Service。我们把这个Security当作明文。在后面我们可以看到，Security在Service经过再一次Hash后作为密文发送回Shop。如果我们将Session保存的Security经过同样的Hash方法处理后等到的字符串如果和Service返回的密文相同，我们就能够在一定程度上保证Service应答的数据是没有经过修改的。
using System;
using System.Web;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
namespace Amethysture.SSO.Shop
{
public class Page : System.Web.UI.Page
{
private void CustomerValidate()
{
bool Pass = (bool) this.Session["Pass"];
if (!Pass)
{
string Security = "";
Random Seed = new Random();
Security = Seed.Next(1, int.MaxValue).ToString();
byte[] Value;
UnicodeEncoding Code = new UnicodeEncoding();
byte[] Message = Code.GetBytes(Security);
SHA512Managed Arithmetic = new SHA512Managed();
Value = Arithmetic.ComputeHash(Message);
Security = "";
foreach(byte o in Value)
{
Security += (int) o + "O";
}
this.Session["Security"] = Security;
this.Session["Url"] = this.Request.RawUrl;
this.Response.Redirect(Project.Service + "/Validate.aspx?WebSite=" + Project.WebSite + "&Security=" + Security);
}
}
protected virtual void Initialize()
{
this.Response.Write("＜html＞");
this.Response.Write("＜head＞");
this.Response.Write("＜title＞Amethysture SSO Project＜/title＞");
this.Response.Write("＜link rel=stylesheet type=/"text/css/" href=/"" + project.website + "/Default.css/"＞");
this.Response.Write("＜/head＞");
this.Response.Write("＜body＞");
this.Response.Write("＜iframe width=/"0/" height=/"0/" src=/"" + project.service + "/Customer.aspx/"＞＜/iframe＞");
this.Response.Write("＜div align=/"center/"＞");
this.Response.Write("Amethysture SSO Shop Any Page");
this.Response.Write("＜/div＞");
this.Response.Write("＜/body＞");
this.Response.Write("＜/html＞");
}
protected override void OnInit(EventArgs e)
{
base.OnInit(e);
this.CustomerValidate();
this.Initialize();
this.Response.End();
}
}
}
5、Service的Global.cs
现在我们页面转到了Service的Validate页面，我们转过来看Service的代码。在Global中我们同样定义了四个Session变量，都和Shop的Session用处类似。WebSite是保存请求用户即时状态的站点信息。以便能在登录后返回正确的请求站点。
protected void Session_Start(Object sender, EventArgs e)
{
this.Session.Add("UserID", 0);
this.Session.Add("Pass", false);
this.Session.Add("WebSite", "");
this.Session.Add("Security", "");
}
6、Service的Validate.cs
首先，将Shop传递过来的参数保存到Session中。如果用户没有登录，则转到Customer页面进行登录。如果用户已经登录了。则将用户即时状态传回给Shop站点。如上所述，这里将Security重新Hash了一次传回给Shop，以保证数据不被纂改。
private void CustomerValidate()
{
bool Pass = (bool) this.Session["Pass"];
if ((this.Request.QueryString["WebSite"] != null) && (this.Request.QueryString["WebSite"] != ""))
{
this.Session["WebSite"] = this.Request.QueryString["WebSite"];
}
if ((this.Request.QueryString["Security"] != null) && (this.Request.QueryString["Security"] != ""))
{
this.Session["Security"] = this.Request.QueryString["Security"];
}
if (Pass)
{
string UserID = this.Session["UserID"].ToString();
string WebSite = this.Session["WebSite"].ToString();
string Security = this.Session["Security"].ToString();
byte[] Value;
UnicodeEncoding Code = new UnicodeEncoding();
byte[] Message = Code.GetBytes(Security);
SHA512Managed Arithmetic = new SHA512Managed();
Value = Arithmetic.ComputeHash(Message);
Security = "";
foreach(byte o in Value)
{
Security += (int) o + "O";
}
this.Response.Redirect(WebSite + "/Synchronous.aspx?UserID=" + UserID + "&Pass=True&Security=" + Security);
}
else
{
this.Response.Redirect("Customer.aspx");
}
}
7、Service的Customer.cs和Login.cs
Customer主要的是一个用于登录的表单，这里就不贴出代码了。这里分析一下Login的一段代码，这段代码是当登录是直接在Service完成的（WebSite为空值），则页面不会转到Shop或Office站点。所以应该暂停在Service站点。系统如果比较完美，这里应该显示一组字系统的转向链接。下面我们看到，当Pass为真时，页面转回到Validate页面，通过上面的分析，我们知道，页面会转向Shop的Synchronous页面，进行用户状态的同步。
if (Pass)
{
if ((this.Session["WebSite"].ToString() != "") && (this.Session["Security"].ToString() != ""))
{
this.Response.Redirect("Validate.aspx");
}
else
{
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("Pass");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
}
}
else
{
this.Response.Redirect("Customer.aspx");
}
8、Shop的Synchronous.cs
好了，我们在Service中完成了登录，并把用户状态传递回Shop站点。我们接着看用户状态是怎么同步的。首先，如果Session里的Security是空字符串，则表示Shop站点没有向Service发送过请求，而Service向Shop发回了请求，这显然是错误的。这次访问是由客户端伪造进行的访问，于是访问被拒绝了。同样Security和InSecurity不相同，则表示请求和应答是不匹配的。可能应答被纂改过了，所以应答同样被拒绝了。当检验Security通过后，我们保证Serive完成了应答，并且返回了确切的参数，下面就是读出参数同步Shop站点和Service站点的用户即时状态。
string InUserID = this.Request.QueryString["UserID"];
string InPass = this.Request.QueryString["Pass"];
string InSecurity = this.Request.QueryString["Security"];
string Security = this.Session["Security"].ToString();
if (Security != "")
{
byte[] Value;
UnicodeEncoding Code = new UnicodeEncoding();
byte[] Message = Code.GetBytes(Security);
SHA512Managed Arithmetic = new SHA512Managed();
Value = Arithmetic.ComputeHash(Message);
Security = "";
foreach(byte o in Value)
{
Security += (int) o + "O";
}
if (Security == InSecurity)
{
if (InPass == "True")
{
this.Session["UserID"] = int.Parse(InUserID);
this.Session["Pass"] = true;
this.Response.Redirect(this.Session["Url"].ToString());
}
}
else
{
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("数据错误");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
}
}
else
{
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("访问错误");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
this.Response.Write("");
}
9、Shop的Page.cs
我们知道，页面在一段时间不刷新后，Session会超时失效，在我们一直访问Shop的时候怎么才能保证Service的Session不会失效呢？很简单，我们返回来看Shop的Page.cs。通过在所有Shop的页面内都用＜iframe＞嵌套Service的某个页面，就能保证Service能和Shop的页面同时刷新。需要注意的一点是Service的Session必须保证不小于所有Shop和Office的Session超时时间。这个在Web.config里可以进行配置。
this.Response.Write("＜iframe width=/"0/" height=/"0/" src=/"" + project.service + "/Customer.aspx/"＞＜/iframe＞");
总结
一次完整的登录完成了。我们接着假设一下现在要跳到Office的Any页面，系统会进行怎样的操作呢？Any（用户没有登录）-＞Validate（用户已经登录）-＞Synchronous（同步）-＞Any。也就是说这次，用户没有进行登录的过程。我们通过一次登录，使得Service的用户状态为登录，并且不管有多少个网站应用，只要这些网站都保证符合Shop的特性，这些网站就都能保持Service的用户状态，同时能通过Service获得用户的状态。也就是说我们实现了SSO。