1 前言
前几天看了极客时间一个二维码的视频,写的不错,这里总结下。
在日常生活中,二维码出现在很多场景,比如超市支付
、系统登录
、应用下载
等等。了解二维码的原理,可以为技术人员在技术选型时提供新的思路。对于非技术人员呢,除了解惑,还可以引导他更好地辨别生活中遇到的各种二维码,防止上当受骗。
二维码,大家再熟悉不过了。购物扫个码,吃饭扫个码,坐公交也扫个码。
在扫码的过程中,大家可能会有疑问:这二维码安全吗?会不会泄漏我的个人信息?更深度的用户还会考虑:我的系统是不是也可以搞一个二维码来推广呢?
这时候就需要了解一下二维码背后的技术和逻辑了!
二维码最常用的场景之一就是通过手机端应用扫描PC或者WEB端的二维码,来登录同一个系统。 比如手机微信扫码登录PC端微信,手机淘宝扫码登录PC端淘宝。 那么就让我们来看一下,二维码登录是怎么操作的!
2 二维码登录的本质
二维码登录本质上也是一种登录认证
方式。既然是登录认证,要做的也就两件事情:
- 告诉系统我是谁
- 向系统证明我是谁
比如账号密码登录
,账号
就是告诉系统我是谁, 密码
就是向系统证明我是谁;
比如手机验证码登录
,手机号
就是告诉系统我是谁,验证码
就是向系统证明我是谁;
那么扫码登录是怎么做到这两件事情的呢?我们一起来考虑一下。
手机端应用扫PC端二维码,手机端确认后,账号就在PC端登录成功了!这里,PC端登录的账号肯定与手机端是同一个账号。不可能手机端登录的是账号A,而扫码登录以后,PC端登录的是账号B。
所以,第一件事情,告诉系统我是谁,是比较清楚的!
通过扫描二维码,把手机端的账号信息传递到PC端,至于是怎么传的,我们后面再说。
第二件事情,向系统证明我是谁。扫码登录过程中,用户并没有去输入密码,也没有输入验证码,或者其他什么码。那是怎么证明的呢?
有些同学会想到,是不是扫码过程中,把密码传到了PC端呢? 但这是不可能的。因为那样太不安全的,客户端也根本不会去存储密码。我们仔细想一下,其实手机端APP它是已经登录过的,就是说手机端是已经通过登录认证。
所以说,
只要扫码确认是这个手机且是这个账号操作的,其实就能间接证明我谁。
3 什么是二维码?
在说明什么是二维码之前,我们先看看它的爸爸-一维码。哈哈哈
没错,就是我们生活中商品包装上常见的条形码
。其实际上就是一串数字,表示了该商品的序列号。
那二维码其实也是类似于条形码,只不过其存储的不仅可以是数字,也可以任何字符串,只是换了张好看的皮囊。
想要生成二维码,可以查查网上的导航站,或在线生成工具网站。比如,草料二维码,不仅可以转二维码,也可以进行“解码”。
4 系统认证机制
认识了二维码,我们了解一下移动互联网下的系统认证机制
。
前面我们说过,为了安全,手机端它是不会存储你的登录密码的。 但是在日常使用过程中,我们应该会注意到,只有在你的应用下载下来后,第一次登录的时候,才需要进行一个账号密码
的登录, 那之后呢,即使这个应用进程被杀掉,或者手机重启,都是不需要再次输入账号密码的,它可以自动登录。
其实这背后就是一套基于token
的认证机制,我们来看一下这套机制是怎么运行的:
简要说明下这个过程:
账号密码登录时,客户端会将设备信息一起传递给服务端,
如果账号密码校验通过,服务端会把账号与设备进行一个绑定,存在一个数据结构中,这个数据结构中包含了
账号 ID
,设备 ID
,设备类型
等等。const token = { acountid: '账号ID', deviceid: '登录的设备ID', deviceType: '设备类型,如 iso,android,pc......', }
然后服务端会生成一个 token,用它来映射数据结构,这个 token 其实就是一串有着特殊意义的字符串,它的意义就在于,通过它可以找到对应的账号与设备信息。
客户端得到这个 token 后,需要进行一个本地保存,每次访问系统 API 都携带上 token 与设备信息。
服务端就可以通过 token 找到与它绑定的账号与设备信息,然后把绑定的设备信息与客户端每次传来的设备信息进行比较, 如果相同,那么校验通过,返回API接口响应数据, 如果不同,那就是校验不通过拒绝访问。
从前面这个流程,我们可以看到,客户端不会也没必要保存你的密码,相反,它是保存了token。可能有些同学会想,这个token这么重要,万一被别人知道了怎么办。实际上,知道了也没有影响, 因为设备信息是唯一的,只要你的设备信息别人不知道, 别人拿其他设备来访问,验证也是不通过的。
可以说,客户端登录的目的,就是获得属于自己的token。
那么在扫码登录过程中,PC端是怎么获得属于自己的token呢?不可能手机端直接把自己的token给PC端用!token只能属于某个客户端私有,其他人或者是其他客户端是用不了的。在分析这个问题之前,我们有必要先梳理一下,扫描二维码登录的一般步骤是什么样的。这可以帮助我们梳理清楚整个过程。
5 扫描二维码登录的一般步骤
5.1 流程
上图。
- 扫码前,手机端应用是已登录状态,PC端显示一个二维码,等待扫描;
- 手机端打开应用,扫描PC端的二维码,扫描后,会提示”已扫描,请在手机端点击确认”;
- 用户在手机端点击确认,确认后PC端登录就成功了.
可以看到,二维码在中间有三个状态
, 待扫描
,已扫描待确认
,已确认
。 如下所示:
梳理下信息:
- 二维码的背后它一定存在一个唯一性的ID,当二维码生成时,这个ID也一起生成,并且绑定了PC端的设备信息;
- 手机去扫描这个二维码;
- 二维码切换为
已扫描待确认
状态, 此时就会将账号信息与这个ID绑定; - 当手机端确认登录时,它就会生成PC端用于登录的
token
,并返回给PC端。
好了,到这里,基本思路就已经清晰了,接下来我们把整个过程再具体化一下。
5.2 二维码准备
按二维码不同状态来看, 首先是等待扫描状态
,用户打开PC端,切换到二维码登录界面时。
上述流程简要说明下:
- PC端向服务端发起请求,告诉服务端,我要生成用户登录的二维码,并且把
PC端设备信息
也传递给服务端; - 服务端收到请求后,它生成
二维码ID
,并将二维码ID与PC端设备信息进行绑定; - 然后把二维码ID返回给PC端;
- PC端收到二维码ID后,生成二维码并展现出来(二维码中肯定包含了ID);
- 为了及时知道
二维码的状态
,PC端在展现二维码后,不断的轮询
服务端,比如每隔一秒就轮询一次,请求服务端告诉当前二维码的状态及相关信息.
二维码已经准好了,接下来就是扫描状态
。
5.3 扫描状态切换
上图。
流程如下:
- 用户用手机去扫描PC端的二维码,通过二维码内容取到其中的
二维码ID
; - 再调用服务端API将
移动端的身份信息
与二维码ID
一起发送给服务端; - 服务端接收到后,它可以将
身份信息
与二维码ID
进行绑定,生成临时token
。然后返回给手机端; - 因为PC端一直在轮询二维码状态,所以这时候二维码状态发生了改变,它就可以在界面上把二维码状态更新为
已扫描
;
那么为什么需要返回给手机端一个临时token呢?
临时token
与token
一样,它也是一种身份凭证
,不同的地方在于它只能用一次,用过就失效。
在第三步骤中返回临时token
,为的就是手机端在下一步操作时,可以用它作为凭证。以此确保扫码,登录这两步操作是同一部手机端发出的。
5.4 状态确认
上图。
- 手机端在接收到
临时token
后会弹出确认登录界面,用户点击确认时,手机端携带临时token
用来调用服务端的接口,告诉服务端,我已经确认; - 服务端收到确认后,根据
二维码ID
绑定的设备信息
与账号信息
,生成用户PC端登录的token
; - 这时候PC端的轮询接口,它就可以得知二维码的状态已经变成了
已确认
。并且从服务端可以获取到用户登录的token
; - 到这里,登录就成功了,后端PC端就可以用token去访问服务端的资源了。
扫码动作的基础流程都讲完了,有些细节还没有深入介绍,比如二维码的内容是什么?
- 可以是二维码ID;
- 可以是包含二维码ID的一个url地址。
在扫码确认这一步,用户取消了怎么处理? 这些细节都留给大家思考。
6 总结
我们从登陆的本质触发,探索二维码扫码登录是如何做到的:
- 告诉系统我是谁;
- 向系统证明我谁。
在这个过程中,我们先简单讲了两个前提知识,
- 一个是二维码原理;
- 一个是基于token的认证机制。
然后我们以二维码状态为轴,分析了这背后的逻辑:
通过token认证机制与二维码状态变化来实现扫码登录.
需要指出的是,前面的讲的登录流程,它适用于同一个系统
的PC端
,WEB端
,移动端
。
平时我们还有另外一种场景也比较常见,那就是通过第三方应用
来扫码登录,比如极客时间/掘金,都可以选择微信/QQ等扫码登录,那么这种通过第三方应用扫码登录又是什么原理呢?感兴趣的同学可以思考研究一下,欢迎在评论区留下你的见解。
转载:二维码扫码登录是什么原理