单点登录深入详解之技术方案总结

技术方案之CAS认证

概述

设计实现流程

1. 用户尝试访问应用：

   • 用户首次尝试访问一个受 CAS 保护的应用程序。
   • 如果用户未被认证，应用程序会重定向用户到 CAS 服务器的登录页面。

2. 用户在 CAS 服务器上进行认证：

   • 用户在 CAS 服务器提供的登录页面上输入用户名和密码。
   • CAS 服务器验证用户的凭证。如果验证成功，CAS 服务器会创建一个票据授予票据（Ticket Granting Ticket, TGT）并将其与用户会话关联起来。

3. CAS 服务器生成服务票据：

   • 应用程序再次请求 CAS 服务器，这次是请求一个服务票据（Service Ticket, ST）。这个请求包含一个特定的服务标识符。
   • CAS 服务器生成一个 ST，并将它与 TGT 关联起来。ST 是一次性使用的票据，用于后续的认证过程。

4. 应用程序验证服务票据：

   • 应用程序接收到 ST 后，向 CAS 服务器发送一个验证请求，包含 ST 和服务标识符。
   • CAS 服务器验证 ST 的有效性。如果验证成功，CAS 服务器返回用户的身份信息给应用程序。

5. 应用程序建立会话：

   • 应用程序根据 CAS 服务器返回的身份信息为用户创建本地会话。（session）
   • 用户现在可以访问该应用程序，而无需再次进行身份验证。（sessionID）

6. 用户访问其他应用：

   • 当用户尝试访问另一个同样受 CAS 保护的应用程序时，重复上述过程。
   • 由于用户已经在 CAS 服务器上进行了认证，因此不需要再次输入凭证，可以直接获得 ST 并通过验证。

以上就是我们CAS认证的全流程，接下来我们再看看实际应用中的两一个问题，代理访问认证是如何做到的

CAS代理认证

什么是代理认证？  

代理认证具体流程

技术方案之OpenID认证

概述

技术方案之SAML2.0认证（重点）

概述

• SAML 2.0 用来在安全域中交换身份验证（Authentication）数据和 授权（Authorization）数据。
• SAML 2.0基于XML协议，使用包含断言（Assertions）的安全令牌在SAML授权方（即身份提供者IdP）和SAML消费方（即服务提供者SP）之间传递委托人（终端用户）的信息。
• SAML 2.0 可以实现基于网络跨域的单点登录(SSO)，以便于减少向一个用户分发多个身份验证令牌的管理开销。

我们来举个简单的例子说明SAML认证的过程

假设你是一家大公司的员工，公司内部有多个不同的应用系统，比如电子邮件系统、项目管理系统和人力资源系统。每个系统都由不同的部门维护，但你希望只用一组用户名和密码就能访问所有这些系统，而不需要为每个系统单独登录。

那么在SAML里面有两种角色

• 身份提供者 (IdP): 公司的统一认证服务，负责验证用户的身份。
• 服务提供者 (SP): 各个应用系统，如电子邮件系统、项目管理系统和人力资源系统。

其认证过程如下：

1. 用户尝试访问应用：

   • 你打开浏览器，尝试访问公司的电子邮件系统（SP）。
   • 由于你还没有登录，电子邮件系统会重定向你到公司的统一认证服务（IdP）。

2. 用户在 IdP 上进行认证：

   • 你在 IdP 的登录页面输入你的用户名和密码。
   • IdP 验证你的凭证。如果验证成功，IdP 会生成一个 SAML 断言（Assertion），其中包含你的身份信息（如用户名、角色等）。

3. SAML 断言的生成：

   • SAML 断言是一个 XML 文档，包含以下信息：
     • Subject：标识用户的信息，通常包括用户的唯一标识符。
     • Conditions：断言的有效期和其他条件。
     • Authentication Statement：关于用户如何被认证的信息（如认证时间、认证方法等）。
     • Attribute Statement：用户的属性信息，如角色、权限等。

4. 重定向回 SP 并传递 SAML 断言：

   • IdP 将 SAML 断言加密并封装在一个 SAML 响应中。
   • IdP 重定向你回到电子邮件系统的登录 URL，并附带 SAML 响应。这个过程通常是通过 HTTP POST 请求完成的，以确保数据的安全性。

5. SP 验证 SAML 断言：

   • 电子邮件系统接收到 SAML 响应后，解密并验证 SAML 断言。
   • 电子邮件系统检查断言中的签名，确保它来自可信的 IdP。
   • 电子邮件系统还检查断言的有效期和其他条件，确保断言是有效的。

6. 创建本地会话：

   • 如果 SAML 断言验证成功，电子邮件系统会根据断言中的信息创建一个本地会话。
   • 你现在可以访问电子邮件系统，而无需再次输入用户名和密码。

7. 用户访问其他 SP：

   • 当你尝试访问公司的其他应用系统（如项目管理系统或人力资源系统）时，重复上述过程。
   • 由于你已经在 IdP 上进行了认证，因此不需要再次输入凭证，可以直接通过 SAML 断言进行认证。

接下来我们详细看一下其中的细节部分

什么是断言

• 身份验证（Authentication）：该断言的主题是在某个时间通过某种方式被认证。
• 属性（Attribute）：该断言的主题和某种属性相关联。
• 授权决策（Authorization Decision）：该断言的主题被允许或者被禁止访问某个资源。

比如：

<!-- SAML断言的根元素，包含了断言的所有信息 -->
<saml:Assertion xmlns:saml="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:assertion" 
              xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" 
              xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  
              ID="b07b804c-7c29-ea16-7300-4f3d6f7928ac" 
              Version="2.0"
              IssueInstant="2004-12-05T09:22:05Z">
  
  <!-- 发行者元素，标识了断言的发行实体 -->
  <saml:Issuer>https://idp.example.org/SAML2</saml:Issuer>
  
  <!-- 数字签名元素，用于验证断言的完整性和发行者的身份 -->
  <ds:Signature xmlns:ds="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
    <!-- 签名内容 -->
  </ds:Signature>
  
  <!-- 主体元素，包含了与用户身份相关的信息 -->
  <saml:Subject>
    
    <!-- 名称ID元素，提供了用户的唯一标识符 -->
    <saml:NameID Format="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:nameid-format:transient"> 
      3f7b3dcf-1674-4ecd-92c8-1544f346baf8 
    </saml:NameID>
    
    <!-- 主体确认元素，提供了断言的接收方用来验证主体身份的信息 -->
    <saml:SubjectConfirmation Method="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:cm:bearer">
      <saml:SubjectConfirmationData 
        InResponseTo="aaf23196-1773-2113-474a-fe114412ab72" 
        Recipient="https://sp.example.com/SAML2/SSO/POST"  
        NotOnOrAfter="2004-12-05T09:27:05Z"/>
    </saml:SubjectConfirmation>
  </saml:Subject>
  
  <!-- 条件元素，定义了断言的有效条件 -->
  <saml:Conditions NotBefore="2004-12-05T09:17:05Z" NotOnOrAfter="2004-12-05T09:27:05Z">
    
    <!-- 受众限制元素，定义了断言的目标受众 -->
    <saml:AudienceRestriction>
      <saml:Audience>https://sp.example.com/SAML2</saml:Audience>
    </saml:AudienceRestriction>
  </saml:Conditions>
  
  <!-- 认证声明元素，提供了用户认证的信息 -->
  <saml:AuthnStatement AuthnInstant="2004-12-05T09:22:00Z" SessionIndex="b07b804c-7c29-ea16-7300-4f3d6f7928ac">
    <saml:AuthnContext>
      <saml:AuthnContextClassRef> 
        urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:ac:classes:PasswordProtectedTransport 
      </saml:AuthnContextClassRef>
    </saml:AuthnContext>
  </saml:AuthnStatement>
  
  <!-- 属性声明元素，提供了关于用户的属性信息 -->
  <saml:AttributeStatement>
    <saml:Attribute xmlns:x500="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:profiles:attribute:X500" 
                   x500:Encoding="LDAP" 
                   NameFormat="urn:oasis:names:tc:SAML:2.0:attrname-format:uri" 
                   Name="urn:oid:1.3.6.1.4.1.5923.1.1.1.1" 
                   FriendlyName="eduPersonAffiliation">
      <saml:AttributeValue xsi:type="xs:string">member</saml:AttributeValue>
      <saml:AttributeValue xsi:type="xs:string">staff</saml:AttributeValue>
    </saml:Attribute>
  </saml:AttributeStatement>
</saml:Assertion>

工作流程

SAML 认证流程一般都会牵涉到两方：服务提供方（ SP ）和身份提供方（ IdP ），典型的 SP 有阿里云、腾讯云以及很多很多的 SaaS 服务； IdP 其实就是我们企业自己，因为用户目录在我们这里。

访问 SP 服务的时候， SP 会向 IdP 发送一个 SAML Request （具体是什么我们暂时不关心），请求 IdP判断用户身份。IdP 收到 SAML Request 后，可以通过某种手段对用户身份进行认证，如果已登录，可以直接返回用户身份信息给 SP ；如果未登录，可以弹出一个登录框，用户登录之后再将用户身份返回给 SP 。 SP 收到用户信息之后，再在自己的数据库里面找出对应的用户，然后以这个用户的身份访问 SP服务。

• 1. 用户通过浏览器访问网站（SP），网站提供服务但是并不负责用户认证。
• 2. SP 向 IDP 发送了一个 SAML 认证请求，同时 SP 将 用户浏览器 重定向到 IDP。
• 3. IDP 在验证完来自 SP 的合法请求， 在浏览器中呈现登陆表单让用户填写用户名与密码信息，进行登陆。
• 4. 用户登陆成功， IDP 会生成一个包含用户信息的 SAML token（SAML token 又称为 SAML Assertion，本质上是 XML 节点）。IDP 向 SP 返回 token，并且将 用户重定向 到 SP。
• 5. SP 对拿到的 token 进行验证，并从中解析出用户信息，例如用户是谁以及用户的权限有哪些。此时可以根据这些授权信息允许用户访问我们网站的内容。

AWS云服务接入介绍

用户池进行身份验证

用户使用用户池进行身份验证。应用程序用户可以通过用户池直接登录，也可以通过第三方身份提
供商 (IdP) 联合。用户池管理从通过 Facebook、Google、Amazon 和 Apple 进行的社交登录返回
的以及从 OpenID Connect (OIDC) 和 SAML IdP 返回的令牌的处理开销。

成功进行身份验证后， Web 或移动应用程序将收到来自 Amazon Cognito 的用户池令牌。可以使用这些令牌检索允许的应用程序访问其他 AWS 服务的 AWS 凭证，也可以选择使用它们来控制对您的服务器端资源或 Amazon API Gateway 的访问。

用户池访问服务器端资源

用户池登录后，Web 或移动应用程序将收到用户池令牌。可以使用这些令牌控制对服务器端资源
的访问。可以创建用户池组来管理权限以及表示不同类型的用户。

用户池和身份池访问云服务

用户池登录认证成功之后，获取返回的令牌，再通过令牌换取身份池的信息，拿去身份池信息就可以访问其他的云服务资源。

阿里云接入方案介绍

阿里云提供以下两种基于SAML 2.0协议的SSO方式：

用户SSO：

• 阿里云通过IdP颁发的SAML断言确定企业用户与阿里云RAM用户的对应关系 。企业用户登录后，使用该RAM用户访问阿里云。

角色SSO：

• 阿里云通过IdP颁发的SAML断言确定企业用户在阿里云上可以使用的RAM角色。企业用户登录后，使用SAML断言中指定的RAM角色访问阿里云。请参见进行角色SSO。

用户SSO

当管理员在完成用户SSO的相关配置后，可以通过以下流程来实现用户SSO。

• 1. Alice使用浏览器登录阿里云，阿里云将SAML认证请求返回给浏览器。
• 2. 浏览器向IdP转发SAML认证请求。
• 3. IdP提示Alice登录，并在Alice登录成功后生成SAML响应返回给浏览器。
• 4. 浏览器将SAML响应转发给SSO服务。
• 5. SSO服务通过SAML互信配置，验证SAML响应的数字签名来判断SAML断言的真伪，并通过SAML断言的NameID元素值，匹配到对应阿里云账号中的RAM用户身份。
• 6. SSO服务向浏览器返回控制台的URL。
• 7. 浏览器重定向到阿里云控制台。

角色SSO

• 1. 企业员工Alice可登录到阿里云，使用浏览器在IdP的登录页面中选择阿里云作为目标服务。
• 2. IdP生成一个SAML响应并返回给浏览器。
• 3. 浏览器重定向到SSO服务页面，并转发SAML响应给SSO服务。
• 4. SSO服务使用SAML响应向阿里云STS服务请求临时安全凭证，并生成一个可以使用临时安全凭证登录阿里云控制台的URL。
• 5. SSO服务将URL返回给浏览器。
• 6. 浏览器重定向到该URL，以指定角色身份登录到阿里云控制台。

技术方案之OAuth2.0认证（重点）

概述

OAuth2 实质是为第三方应用颁发一个具有时效性的Token令牌，使其他服务或第三方应用能够通过令牌获取相关资源。

常见的场景： 比如进入某个网站没有账号信息， 但可以通过QQ、微信、支付宝等账号进行登陆， 在这个登陆过程中采用的就是Oauth2协议；OAUTH2不仅支持认证，还具备授权功能，比如通过QQ登录获取用户头像，基本资料等。

OAuth2角色

• resource owner : 资源所有者，具备访问该资源的实体，如果是某个人，被称为end-user。
• resources server: 资源服务器，受保护的资源服务器， 具备提供资源能力， 如订单服务， 商品服务等。
• client: 客户端，这并不是指用户， 而是对资源服务器发起请求的应用程序，比如前后分离项目，前端服务访问管理接口， 访问后台业务功能接口。
• authorization server: 授权服务器， 能够给客户端颁发令牌， 这个就是我们上面所讲的统一认证授权服务器。
• user-agent: 用户代理， 作为资源所有者与客户端沟通的工具， 比如APP， 浏览器等。

OAuth2 协议流程

• 1. Resource Owner 与 Client 之间 ， 资源所有者向Client发起认证请求， Client再返回认证授权信息。
• 2. Client 收到 Resource Owner 的认证请求后，会去Authorization Server 申请访问令牌，Authorization Server会让Client 进行认证，通过之后会返回Access Token。
• 3. Client 拿到 Authorization Server 的 Acceess Token , 访问Resource Server，Resource Server验证之后， 返回被保护的资源信息。
• 4. Resource Server 可以通过JWT在本地进行验证， 也可以访问 Authorization Server， 对Client 的请求的合法性进行验证。

OAuth2四种授权模式

授权码模式

• 1. 客户端携带 client_id, scope, redirect_uri, state 等信息引导用户请求授权服务器的授权端点下发code。
• 2. 授权服务器验证客户端身份，验证通过则询问用户是否同意授权（此时会跳转到用户能够直观看到的授权页面，等待用户点击确认授权）。
• 3. 假设用户同意授权，此时授权服务器会将 code 和 state（如果客户端传递了该参数）拼接在 redirect_uri 后面，以302(重定向)形式下发 code。
• 4. 客户端携带 code, redirect_uri, 以及 client_secret 请求授权服务器的令牌端点下发 access_token。
• 5. 授权服务器验证客户端身份，同时验证 code，以及 redirect_uri 是否与请求 code 时相同，验证通过后下发 access_token，并选择性下发 refresh_token，支持令牌的刷新。

示例：

1. 授权请求：

response_type=code // 必选项 
&client_id={客户端的ID} // 必选项 
&redirect_uri={重定向URI} // 可选项 
&scope={申请的权限范围} // 可选项 
&state={任意值} // 可选项

2. 授权响应参数：

code={授权码} // 必填 
&state={任意文字} // 如果授权请求中包含 state的话那就是必填

grant_type=authorization_code // 必填 
&code={授权码} // 必填 必须是认证服务器响应给的授权码 
&redirect_uri={重定向URI} // 如果授权请求中包含 redirect_uri 那就是必填 
&code_verifier={验证码} // 如果授权请求中包含 code_challenge 那就是必填

"access_token":"{访问令牌}", // 必填 
"token_type":"{令牌类型}", // 必填 
"expires_in":{过期时间}, // 任意 
"refresh_token":"{刷新令牌}", // 任意 
"scope":"{授权范围}" // 如果请求和响应的授权范围不一致就必填

response_type=token // 必选项 
&client_id={客户端的ID} // 必选项 
&redirect_uri={重定向URI} // 可选项 
&scope={申请的权限范围} // 可选项 
&state={任意值} // 可选项

&access_token={令牌信息} // 必填 
&expires_in={过期时间} // 任意 
&state={任意文字} // 如果授权请求中包含 state 那就是必填 
&scope={授权范围} // 如果请求和响应的授权范围不一致就必填

 JWT缺陷:

• 1. 更多的空间占用。如果将存在服务端session中的各类信息都放在JWT中保存在客户端，可能造成JWT占用更大空间，需要考虑cookie的空间限制因素，如果放在Local Storage，则可能受到XSS攻击。
• 2. 更不安全。这里是特指将JWT保存在Local Storage中，然后使用Javascript取出后作为HTTP header发送给服务端的方案。在Local Storage中保存敏感信息并不安全，容易受到跨站脚本攻击，跨站脚本（Cross site script，简称xss）是一种“HTML注入”，由于攻击的脚本多数时候是跨域的，所以称之为“跨域脚本”，这些脚本代码可以盗取cookie或是Local Storage中的数据( XSS攻 击的原理解释)。
• 3. 无法作废已颁布的令牌。所有的认证信息都在JWT中，由于在服务端是无状态，即使你知道了某个JWT被盗取了，也没有办法将其作废。在JWT过期之前，除非主动增加过期接口，否则无法处理。
• 4. 续签问题。传统 session请求时是可以自动续期，payload之中有一个exp过期时间参数，它可以代表JWT的时效性，但JWT自身设计并没有考虑续签问题，因为payload是参与签名处理，如果exp过期时间被修改，那整个JWT串就会产生变化，所以JWT原生并不支持续签。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_46248151/article/details/144108917

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