IM掃碼登錄技術(shù)專題(三)：通俗易懂，IM掃碼登錄功能詳細(xì)原理一篇就夠
本文引用了作者“大古同學(xué)”的“二維碼掃碼登錄是什么原理”一文的主要內(nèi)容，為了更好的理解和閱讀，即時(shí)通訊網(wǎng)收錄時(shí)有修訂和改動(dòng)，感謝原作者的分享。
1、引言
自從微信的PC端使用掃碼登陸認(rèn)證邏輯后，這種方式似乎在越來(lái)越多的IM中看到（雖然我個(gè)人認(rèn)為這種登錄方式很酷，但并不方便，尤其手機(jī)不大身邊的時(shí)候）。
▲ 上圖微信PC端的掃碼登錄界面
最近剛好看到一個(gè)二維碼的技術(shù)原理講解視頻，正好借此機(jī)會(huì)將掃碼登錄的詳細(xì)技術(shù)原理梳理并總結(jié)一下，方便自已回顧，也希望能幫助到想在IM里開發(fā)類似功能的同行們。
補(bǔ)充說(shuō)明：本文所涉及的掃碼登陸原理并不是僅僅針對(duì)IM系統(tǒng)，同樣適用于IM之外的其它系統(tǒng)。
學(xué)習(xí)交流：
- 即時(shí)通訊/推送技術(shù)開發(fā)交流5群：215477170?[推薦]
- 移動(dòng)端IM開發(fā)入門文章：《新手入門一篇就夠：從零開發(fā)移動(dòng)端IM》
- 開源IM框架源碼：https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK
（本文同步發(fā)布于：http://www.52im.net/thread-3525-1-1.html）
2、專題目錄
本文是系列文章的第3篇，總目錄如下：
《IM掃碼登錄技術(shù)專題(一)：微信的掃碼登錄功能技術(shù)原理調(diào)試分析》
《IM掃碼登錄技術(shù)專題(二)：市面主流的掃碼登錄技術(shù)原理調(diào)試分析》
《IM掃碼登錄技術(shù)專題(三)：通俗易懂，IM掃碼登錄功能詳細(xì)原理一篇就夠》（* 本文）
3、二維碼登錄的本質(zhì)
3.1 掃碼登錄安全嗎？
在2維碼掃碼登錄的過(guò)程中，大家可能會(huì)有疑問(wèn)：這二維碼安全嗎？會(huì)不會(huì)泄漏我的個(gè)人信息？我的im系統(tǒng)敢不敢也搞一個(gè)掃碼登錄呢？
針對(duì)這些顧慮，我們需要了解一下二維碼掃碼登錄背后的技術(shù)和邏輯本質(zhì)。
3.2 掃碼登錄的技術(shù)本質(zhì)
二維碼掃碼登錄本質(zhì)上也是一種登錄認(rèn)證方式。
既然是登錄認(rèn)證，要做的也就兩件事情：
1）告訴系統(tǒng)我是誰(shuí)；
2）向系統(tǒng)證明我是誰(shuí)。
舉個(gè)實(shí)際的例子來(lái)理解一下：
比如賬號(hào)密碼登錄：賬號(hào)就是告訴系統(tǒng)我是誰(shuí)， 密碼就是向系統(tǒng)證明我是誰(shuí)；
比如手機(jī)驗(yàn)證碼登錄：手機(jī)號(hào)就是告訴系統(tǒng)我是誰(shuí)，驗(yàn)證碼就是向系統(tǒng)證明我是誰(shuí)。
那么掃碼登錄是怎么做到這兩件事情的呢？
以微作的掃碼登錄為例：手機(jī)端應(yīng)用掃PC端二維碼，手機(jī)端確認(rèn)后，賬號(hào)就在PC端登錄成功了！這里，PC端登錄的賬號(hào)肯定與手機(jī)端是同一個(gè)賬號(hào)。不可能手機(jī)端登錄的是賬號(hào)A，而掃碼登錄以后，PC端登錄的是賬號(hào)B。
所以，第一件事情——“告訴系統(tǒng)我是誰(shuí)”，是比較清楚的！
PS：通過(guò)掃描二維碼，把手機(jī)端的賬號(hào)信息傳遞到PC端，至于具體是怎么傳的，我們后面再說(shuō)。
第二件事情：“向系統(tǒng)證明我是誰(shuí)”。掃碼登錄過(guò)程中，用戶并沒(méi)有去輸入密碼，也沒(méi)有輸入驗(yàn)證碼，或者其他什么碼。那是怎么證明的呢？
有些同學(xué)會(huì)想到，是不是掃碼過(guò)程中，把密碼傳到了PC端呢？
但這是不可能的。因?yàn)槟菢犹话踩?，客戶端也根本不?huì)去存儲(chǔ)密碼。
我們仔細(xì)想一下，其實(shí)手機(jī)端APP它是已經(jīng)登錄過(guò)的，就是說(shuō)手機(jī)端是已經(jīng)通過(guò)登錄認(rèn)證。所說(shuō)只要掃碼確認(rèn)是這個(gè)手機(jī)且是這個(gè)賬號(hào)操作的，其實(shí)就能間接證明我誰(shuí)。
4、認(rèn)識(shí)二維碼
那么如何做掃碼登陸的確認(rèn)呢？我們后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明，在這之前我們需要先認(rèn)識(shí)一下二維碼！ 在認(rèn)識(shí)二維碼之前我們先看一下一維碼！
▲ 這就是一維碼
所謂一維碼，也就是條形碼，條形碼實(shí)際上就是一串?dāng)?shù)字，以平時(shí)生活中的商品為例，它上面的一維碼存儲(chǔ)的就是商品的編號(hào)。
二維碼其實(shí)與條形碼類似，只不過(guò)它存儲(chǔ)的不一定是數(shù)字，還可以是任何的字符串，你可以認(rèn)為，它就是字符串的另外一種表現(xiàn)形式。
在搜索引擎中搜索二維碼，你可以找到很多在線生成二維碼的工具網(wǎng)站，這些網(wǎng)站可以提供字符串與二維碼之間相互轉(zhuǎn)換的功能，比如 草料二維碼網(wǎng)站。
▲ 輸入一段字符串就能生成二維碼
在左邊的輸入框就可以輸入你的內(nèi)容，它可以是文本、網(wǎng)址，文件........。然后就可以生成代表它們的二維碼。
▲ 這是二維碼（已經(jīng)將內(nèi)容模糊處理）
你也可以把二維碼上傳，進(jìn)行”解碼“，然后就可以解析出二維碼代表的含義。
5、傳統(tǒng)系統(tǒng)是如何登陸認(rèn)證的？
認(rèn)識(shí)了二維碼，我們了解一下移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)下的傳統(tǒng)登錄認(rèn)證機(jī)制。
前面我們說(shuō)過(guò)，為了安全，手機(jī)端它是不會(huì)存儲(chǔ)你的登錄密碼的。 但是在日常使用過(guò)程中，我們應(yīng)該會(huì)注意到，只有在你的應(yīng)用下載下來(lái)后，第一次登錄的時(shí)候，才需要進(jìn)行一個(gè)賬號(hào)密碼的登錄， 那之后呢 即使這個(gè)應(yīng)用進(jìn)程被殺掉，或者手機(jī)重啟，都是不需要再次輸入賬號(hào)密碼的，它可以自動(dòng)登錄。
其實(shí)這背后就是一套基于token的認(rèn)證機(jī)制，我們來(lái)看一下這套機(jī)制是怎么運(yùn)行的。
如上圖所示：
1）賬號(hào)密碼登錄時(shí)，客戶端會(huì)將設(shè)備信息一起傳遞給服務(wù)端；
2）如果賬號(hào)密碼校驗(yàn)通過(guò)，服務(wù)端會(huì)把賬號(hào)與設(shè)備進(jìn)行一個(gè)綁定，存在一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了賬號(hào)ID、設(shè)備ID、設(shè)備類型等等。
const token = {
??acountid: '賬號(hào)ID',
??deviceid: '登錄的設(shè)備ID',
??deviceType: '設(shè)備類型，如 iso,android,pc......',
}
然后服務(wù)端會(huì)生成一個(gè)token，用它來(lái)映射數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個(gè)token其實(shí)就是一串有著特殊意義的字符串，它的意義就在于，通過(guò)它可以找到對(duì)應(yīng)的賬號(hào)與設(shè)備信息。
具體是：
1）客戶端得到這個(gè)token后，需要進(jìn)行一個(gè)本地保存，每次訪問(wèn)系統(tǒng)API都攜帶上token與設(shè)備信息；
2）服務(wù)端就可以通過(guò)token找到與它綁定的賬號(hào)與設(shè)備信息，然后把綁定的設(shè)備信息與客戶端每次傳來(lái)的設(shè)備信息進(jìn)行比較， 如果相同，那么校驗(yàn)通過(guò)，返回AP接口響應(yīng)數(shù)據(jù)， 如果不同，那就是校驗(yàn)不通過(guò)拒絕訪問(wèn)。
從前面這個(gè)流程，我們可以看到，客戶端不會(huì)也沒(méi)必要保存你的密碼，相反，它是保存了token。
可能有些同學(xué)會(huì)想，這個(gè)token這么重要，萬(wàn)一被別人知道了怎么辦。
實(shí)際上：知道了也沒(méi)有影響， 因?yàn)樵O(shè)備信息是唯一的，只要你的設(shè)備信息別人不知道， 別人拿其他設(shè)備來(lái)訪問(wèn)，驗(yàn)證也是不通過(guò)的。
可以說(shuō)，客戶端登錄的目的，就是獲得屬于自己的token。
限于篇幅，這方面的文章，可以詳細(xì)讀一下以下幾篇：
《IM開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)課(一)：正確理解前置HTTP SSO單點(diǎn)登陸接口的原理》
《IM開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)課(四)：正確理解HTTP短連接中的Cookie、Session和Token》
《IM開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)課(七)：主流移動(dòng)端賬號(hào)登錄方式的原理及設(shè)計(jì)思路》（推薦）
那么在掃碼登錄過(guò)程中，PC端是怎么獲得屬于自己的token呢？不可能手機(jī)端直接把自己的token給PC端用！token只能屬于某個(gè)客戶端私有，其他人或者是其他客戶端是用不了的。
在分析這個(gè)問(wèn)題之前，我們有必要先梳理一下，掃描二維碼登錄的一般步驟是什么樣的。這可以幫助我們梳理清楚整個(gè)過(guò)程。
6、掃碼登錄的詳細(xì)技術(shù)步驟
6.1 大概流程
如上圖所示：
1）掃碼前，手機(jī)端應(yīng)用是已登錄狀態(tài)，PC端顯示一個(gè)二維碼，等待掃描；
2）手機(jī)端打開應(yīng)用，掃描PC端的二維碼，掃描后，會(huì)提示“已掃描，請(qǐng)?jiān)谑謾C(jī)端點(diǎn)擊確認(rèn)”；
3）用戶在手機(jī)端點(diǎn)擊確認(rèn)，確認(rèn)后PC端登錄就成功了。
可以看到，二維碼在中間有三個(gè)狀態(tài)：待掃描、已掃描待確認(rèn)、已確認(rèn)。
那么可以想象：
具體解釋就是：
1）二維碼的背后它一定存在一個(gè)唯一性的ID，當(dāng)二維碼生成時(shí)，這個(gè)ID也一起生成，并且綁定了PC端的設(shè)備信息；
2）手機(jī)去掃描這個(gè)二維碼；
3）二維碼切換為 已掃描待確認(rèn)狀態(tài)， 此時(shí)就會(huì)將賬號(hào)信息與這個(gè)ID綁定；
4）當(dāng)手機(jī)端確認(rèn)登錄時(shí)，它就會(huì)生成PC端用于登錄的token，并返回給PC端。
好了，到這里，基本思路就已經(jīng)清晰了，接下來(lái)我們把整個(gè)過(guò)程再具體化一下。
6.2 二維碼準(zhǔn)備
按二維碼不同狀態(tài)來(lái)看， 首先是等待掃描狀態(tài)，用戶打開PC端，切換到二維碼登錄界面時(shí)。
如上圖所示：
1）PC端向服務(wù)端發(fā)起請(qǐng)求，告訴服務(wù)端，我要生成用戶登錄的二維碼，并且把PC端設(shè)備信息也傳遞給服務(wù)端；
2）服務(wù)端收到請(qǐng)求后，它生成二維碼ID，并將二維碼ID與PC端設(shè)備信息進(jìn)行綁定；
3）然后把二維碼ID返回給PC端；
4）PC端收到二維碼ID后，生成二維碼（二維碼中肯定包含了ID）；
5）為了及時(shí)知道二維碼的狀態(tài)，客戶端在展現(xiàn)二維碼后，PC端不斷的輪詢服務(wù)端，比如每隔一秒就輪詢一次，請(qǐng)求服務(wù)端告訴當(dāng)前二維碼的狀態(tài)及相關(guān)信息。
二維碼已經(jīng)準(zhǔn)好了，接下來(lái)就是掃描狀態(tài)。
6.3 掃描狀態(tài)切換
如上圖所示：
1）用戶用手機(jī)去掃描PC端的二維碼，通過(guò)二維碼內(nèi)容取到其中的二維碼ID；
2）再調(diào)用服務(wù)端API將移動(dòng)端的身份信息與二維碼ID一起發(fā)送給服務(wù)端；
3）服務(wù)端接收到后，它可以將身份信息與二維碼ID進(jìn)行綁定，生成臨時(shí)token。然后返回給手機(jī)端；
4）因?yàn)镻C端一直在輪詢二維碼狀態(tài)，所以這時(shí)候二維碼狀態(tài)發(fā)生了改變，它就可以在界面上把二維碼狀態(tài)更新為已掃描。
那么為什么需要返回給手機(jī)端一個(gè)臨時(shí)token呢？
臨時(shí)token與token一樣，它也是一種身份憑證，不同的地方在于它只能用一次，用過(guò)就失效。
在上圖中的第三步驟中返回臨時(shí)token，為的就是手機(jī)端在下一步操作時(shí)，可以用它作為憑證。以此確保掃碼，登錄兩步操作是同一部手機(jī)端發(fā)出的。
6.4 狀態(tài)確認(rèn)
最后就是狀態(tài)的確認(rèn)了。
如上圖所示：
1）手機(jī)端在接收到臨時(shí)token后會(huì)彈出確認(rèn)登錄界面，用戶點(diǎn)擊確認(rèn)時(shí)，手機(jī)端攜帶臨時(shí)token用來(lái)調(diào)用服務(wù)端的接口，告訴服務(wù)端，我已經(jīng)確認(rèn)；
2）服務(wù)端收到確認(rèn)后，根據(jù)二維碼ID綁定的設(shè)備信息與賬號(hào)信息，生成用戶PC端登錄的token；
3）這時(shí)候PC端的輪詢接口，它就可以得知二維碼的狀態(tài)已經(jīng)變成了"已確認(rèn)"。并且從服務(wù)端可以獲取到用戶登錄的token；
4）到這里，登錄就成功了，后端PC端就可以用token去訪問(wèn)服務(wù)端的資源了。
掃碼動(dòng)作的基礎(chǔ)流程都講完了，有些細(xì)節(jié)還沒(méi)有深入介紹。
比如二維碼的內(nèi)容是什么？
1）可以是二維碼ID；
2）可以是包含二維碼ID的一個(gè)url地址。
在掃碼確認(rèn)這一步，用戶取消了怎么處理？ 這些細(xì)節(jié)都留給大家思考。
7、本文小結(jié)
通俗地總結(jié)一下本文的掃碼登陸邏輯就是：
掃碼登錄的本質(zhì)就是：
1）告訴系統(tǒng)我是誰(shuí)；
2）向系統(tǒng)證明我誰(shuí)。
在這個(gè)過(guò)程中，我們先簡(jiǎn)單講了兩個(gè)前提知識(shí)：
1）一個(gè)是二維碼原理；
2）一個(gè)是基于token的認(rèn)證機(jī)制。
然后我們以二維碼狀態(tài)為軸，分析了這背后的邏輯: 通過(guò)token認(rèn)證機(jī)制與二維碼狀態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)掃碼登錄。
需要指出的是，前面的講的登錄流程，它適同樣用于同一個(gè)系統(tǒng)的PC端，WEB端，移動(dòng)端。
平時(shí)我們還有另外一種場(chǎng)景也比較常見，那就是通過(guò)第三方應(yīng)用來(lái)掃碼登錄，比如極客時(shí)間/掘金??都可以選擇微信/QQ等掃碼登錄，那么這種通過(guò)第三方應(yīng)用掃碼登錄又是什么原理呢？
感興趣的同學(xué)可以思考研究一下，歡迎在評(píng)論留下你的見解。
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