CAS单点登录原理详解

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

1、基于Cookie的单点登录的回顾

基于Cookie的单点登录核心原理：

      将用户名密码加密之后存于Cookie中，之后访问网站时在过滤器（filter）中校验用户权限，如果没有权限则从Cookie中取出用户名密码进行登录，让用户从某种意义上觉得只登录了一次。

      该方式缺点就是多次传送用户名密码，增加被盗风险，以及不能跨域。同时www.qiandu.com与mail.qiandu.com同时拥有登录逻辑的代码，如果涉及到修改操作，则需要修改两处。

2、统一认证中心方案原理

      在生活中我们也有类似的相关生活经验，例如你去食堂吃饭，食堂打饭的阿姨（www.qiandu.com）告诉你，不收现金。并且告诉你，你去门口找换票的（passport.com）换小票。于是你换完票之后，再去找食堂阿姨，食堂阿姨拿着你的票，问门口换票的，这个票是真的吗？换票的说，是真的，于是给你打饭了。

      基于上述生活中的场景，我们将基于Cookie的单点登录改良以后的方案如下：

      经过分析，Cookie单点登录认证太过于分散，每个网站都持有一份登陆认证代码。于是我们将认证统一化，形成一个独立的服务。当我们需要登录操作时，则重定向到统一认证中心http://passport.com。于是乎整个流程就如上图所示：
      第一步：用户访问www.qiandu.com。过滤器判断用户是否登录，没有登录，则重定向（302）到网站http://passport.com。
      第二步：重定向到passport.com，输入用户名密码。passport.com将用户登录的信息记录到服务器的session中。
      第三步：passport.com给浏览器发送一个特殊的凭证，浏览器将凭证交给www.qiandu.com，www.qiandu.com则拿着浏览器交给他的凭证去passport.com验证凭证是否有效，从而判断用户是否登录成功。
      第四步：登录成功，浏览器与网站之间进行正常的访问。

3、Yelu大学研发的CAS(Central Authentication Server)

下面就以耶鲁大学研发的CAS为分析依据，分析其工作原理。首先看一下最上层的项目部署图：

部署项目时需要部署一个独立的认证中心（cas.qiandu.com），以及其他N个用户自己的web服务。

认证中心：也就是cas.qiandu.com，即cas-server。用来提供认证服务，由CAS框架提供，用户只需要根据业务实现认证的逻辑即可。

用户web项目：只需要在web.xml中配置几个过滤器，用来保护资源，过滤器也是CAS框架提供了，即cas-client，基本不需要改动可以直接使用。

4、CAS的详细登录流程

上图是3个登录场景，分别为：第一次访问www.qiandu.com、第二次访问、以及登录状态下第一次访问mail.qiandu.com。

下面就详细说明上图中每个数字标号做了什么，以及相关的请求内容，响应内容。

4.1、第一次访问www.qiandu.com

标号1：用户访问http://www.qiandu.com，经过他的第一个过滤器（cas提供，在web.xml中配置）AuthenticationFilter。

      过滤器全称：org.jasig.cas.client.authentication.AuthenticationFilter

      主要作用：判断是否登录，如果没有登录则重定向到认证中心。

标号2：www.qiandu.com发现用户没有登录，则返回浏览器重定向地址。

      首先可以看到我们请求www.qiandu.com，之后浏览器返回状态码302，然后让浏览器重定向到cas.qiandu.com并且通过get的方式添加参数service，该参数目的是登录成功之后会要重定向回来，因此需要该参数。并且你会发现，其实server的值就是编码之后的我们请求www.qiandu.com的地址。

标号3：浏览器接收到重定向之后发起重定向，请求cas.qiandu.com。

标号4：认证中心cas.qiandu.com接收到登录请求，返回登陆页面。

      上图就是标号3的请求，以及标号4的响应。请求的URL是标号2返回的URL。之后认证中心就展示登录的页面，等待用户输入用户名密码。

标号5：用户在cas.qiandu.com的login页面输入用户名密码，提交。

标号6：服务器接收到用户名密码，则验证是否有效，验证逻辑可以使用cas-server提供现成的，也可以自己实现。

      上图就是标号5的请求，以及标号6的响应了。当cas.qiandu.com即csa-server认证通过之后，会返回给浏览器302，重定向的地址就是Referer中的service参数对应的值。后边并通过get的方式挟带了一个ticket令牌，这个ticket就是ST（数字3处）。同时会在Cookie中设置一个CASTGC，该cookie是网站cas.qiandu.com的cookie，只有访问这个网站才会携带这个cookie过去。

      Cookie中的CASTGC：向cookie中添加该值的目的是当下次访问cas.qiandu.com时，浏览器将Cookie中的TGC携带到服务器，服务器根据这个TGC，查找与之对应的TGT。从而判断用户是否登录过了，是否需要展示登录页面。TGT与TGC的关系就像SESSION与Cookie中SESSIONID的关系。

      TGT：Ticket Granted Ticket（俗称大令牌，或者说票根，他可以签发ST）

      TGC：Ticket Granted Cookie（cookie中的value），存在Cookie中，根据他可以找到TGT。

      ST：Service Ticket （小令牌），是TGT生成的，默认是用一次就生效了。也就是上面数字3处的ticket值。

标号7：浏览器从cas.qiandu.com哪里拿到ticket之后，就根据指示重定向到www.qiandu.com，请求的url就是上面返回的url。

标号8：www.qiandu.com在过滤器中会取到ticket的值，然后通过http方式调用cas.qiandu.com验证该ticket是否是有效的。

标号9：cas.qiandu.com接收到ticket之后，验证，验证通过返回结果告诉www.qiandu.com该ticket有效。

标号10：www.qiandu.com接收到cas-server的返回，知道了用户合法，展示相关资源到用户浏览器上。

      至此，第一次访问的整个流程结束，其中标号8与标号9的环节是通过代码调用的，并不是浏览器发起，所以没有截取到报文。

4.2、第二次访问www.qiandu.com

上面以及访问过一次了，当第二次访问的时候发生了什么呢？

标号11：用户发起请求，访问www.qiandu.com。会经过cas-client，也就是过滤器，因为第一次访问成功之后www.qiandu.com中会在session中记录用户信息，因此这里直接就通过了，不用验证了。

标号12：用户通过权限验证，浏览器返回正常资源。

4.3、访问mail.qiandu.com

标号13：用户在www.qiandu.com正常上网，突然想访问mail.qiandu.com，于是发起访问mail.qiandu.com的请求。

标号14：mail.qiandu.com接收到请求，发现第一次访问，于是给他一个重定向的地址，让他去找认证中心登录。

      上图可以看到，用户请求mail.qiandu.com，然后返回给他一个网址，状态302重定向，service参数就是回来的地址。

标号15：浏览器根据14返回的地址，发起重定向，因为之前访问过一次了，因此这次会携带上次返回的Cookie：TGC到认证中心。

标号16：认证中心收到请求，发现TGC对应了一个TGT，于是用TGT签发一个ST，并且返回给浏览器，让他重定向到mail.qiandu.com

      可以发现请求的时候是携带Cookie：CASTGC的，响应的就是一个地址加上TGT签发的ST也就是ticket。

标号17：浏览器根据16返回的网址发起重定向。

标号18：mail.qiandu.com获取ticket去认证中心验证是否有效。

标号19：认证成功，返回在mail.qiandu.com的session中设置登录状态，下次就直接登录。

标号20：认证成功之后就反正用想要访问的资源了。

5、总结

      至此，CAS登录的整个过程就完毕了。