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IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理
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本文引用了3位作者“精品唯居”、“  Yangfan2016”、“ MrYun”的部分文章內容,一并感謝。


1、引言


掃碼登錄這個功能,最早應該是微信的PC端開始搞,雖然有點反人類的功能(不掃碼也沒別的方式登錄),但不得不說還是很酷的。

下面這張圖,不管是IM開發者還是普通用戶,應該很熟悉:
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_0.jpg

于是,搞IM產品的老板和產品經理們,從此又多了一個要拋給程序員們的需求——“為什么微信有掃一掃登錄,而我們的沒有?”。

好吧,每次只要是微信有的功能,IM程序員們想甩鍋,難度就有點大了,必竟老板們都都會想當然認為,微信有的“我”的IM產品里也得有。

IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_cf7f3fcca7fd4cedab43140b9c9eaac8.jpg

既然無法回避,那就只能老老實實搞懂技術原理,然后自已使勁擼吧。

本文將簡要的介紹掃碼登錄功能的技術實現邏輯,并實際結合淘寶、微信的掃碼登錄功能,學習和研究大廠主流應用的技術實現思路

2、IM開發干貨系列文章


本文是系列文章中的第22篇,總目錄如下:


3、基本技術原理


3.1掃碼登錄功能到底是什么樣的?


首先介紹下什么是掃碼登錄。現在大部分同學手機上都裝有微信、qq和淘寶這一類的軟件。而這些app都有他們相對應的網頁端。為了讓用戶在使用他們的網頁時登錄更加方便和安全,使用手機掃一掃就可以登錄的服務,就顯的自然而然了。

幾個主流大廠應用掃碼登錄時的界面效果如下:
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_1.jpg

有很多小伙伴可能會感到很神奇,網頁上只是顯示了個二維碼,它怎么就知道是哪個手機掃到了二維碼,并且進行登錄的呢?而且,登錄完成以后,還能直接把用戶信息顯示給用戶,真的是很神奇啊。

3.2掃碼登錄功能的完整技術邏輯


1)網頁端與服務器的配合邏輯:

接下來就是對于這個服務的詳細實現。

首先用戶打開網站的登錄頁面的時候,向瀏覽器的服務器發送獲取登錄二維碼的請求。服務器收到請求后,隨機生成一個uuid,將這個id作為key值存入redis服務器,同時設置一個過期時間,再過期后,用戶登錄二維碼需要進行刷新重新獲取。

同時,將這個key值和本公司的驗證字符串合在一起,通過二維碼生成接口,生成一個二維碼的圖片(二維碼生成,網上有很多現成的接口和源碼,這里不再介紹)。然后,將二維碼圖片和uuid一起返回給用戶瀏覽器。

瀏覽器拿到二維碼和uuid后,會每隔一秒向瀏覽器發送一次,登錄是否成功的請求。請求中攜帶有uuid作為當前頁面的標識符。這里有的同學就會奇怪了,服務器只存了個uuid在redis中作為key值,怎么會有用戶的id信息呢?

這里確實會有用戶的id信息,這個id信息是由手機服務器存入redis中的。具體請繼續閱讀“手機端與服務器的配合邏輯”。

2)手機端與服務器的配合邏輯:

話說,瀏覽器拿到二維碼后,將二維碼展示到網頁上,并給用戶一個提示:請掏出您的手機,打開掃一掃進行登錄。

用戶拿出手機掃描二維碼,就可以得到一個驗證信息和一個uuid(掃描二維碼獲取字符串的功能在網上同樣有很多demo,這里就不詳細介紹了)。

由于手機端已經進行過了登錄,在訪問手機端的服務器的時候,參數中都回攜帶一個用戶的token,手機端服務器可以從中解析到用戶的userId(這里從token中取值而不是手機端直接傳userid是為了安全,直接傳userid可能會被截獲和修改,token是加密的,被修改的風險會小很多)。手機端將解析到的數據和用戶token一起作為參數,向服務器發送驗證登錄請求(這里的服務器是手機服務器,手機端的服務器跟網頁端服務器不是同一臺服務器)。

服務器收到請求后,首先對比參數中的驗證信息,確定是否為用戶登錄請求接口。如果是,返回一個確認信息給手機端。

手機端收到返回后,將登錄確認框顯示給用戶(防止用戶誤操作,同時使登錄更加人性化)。用戶確認是進行的登錄操作后,手機再次發送請求。服務器拿到uuId和userId后,將用戶的userid作為value值存入redis中以uuid作為key的鍵值對中。

3)登錄成功時的邏輯:

然后,瀏覽器再次發送請求的時候,瀏覽器端的服務器就可以得到一個用戶Id,并調用登錄的方法,聲成一個瀏覽器端的token,再瀏覽器再次發送請求的時候,將用戶信息返回給瀏覽器,登錄成功。這里存儲用戶id而不是直接存儲用戶信息是因為,手機端的用戶信息,不一定是和瀏覽器端的用戶信息完全一致。

4)詳細的技術原理總結如下圖所示:

IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_2.png

4、淘寶的掃碼登錄技術實現


本節我們以淘寶的掃碼登錄為例,來實際研究分析一下淘寶的掃碼登錄實現邏輯。

登錄界面 https://login.taobao.com/member/login.jhtml 傳回來的參數為:
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_x-1.png

然后請求(GET)報文是這樣的:
https://qrlogin.taobao.com/qrcodelogin/qrcodeLoginCheck.do?lgToken=2c3b4d53ef0513787bf4ce711ea5ba53&defaulturl=&_ksTS=1540106757739_2804&callback=jsonp2805

關鍵的就是lgToken,是網頁的唯一ID,當打開了二維碼登錄的時候,網頁在輪詢(應該是長輪詢long polling)調用接口去請求服務器。

如果沒有掃碼,返回的為:
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_x-2.png

如果掃了的話則會返回:
{
    "code": "10001",
    "message": "mobile scan QRCode success",
    "success": true
}

長時間沒有掃碼的話,網頁端會停止輪詢,二維碼失效!

當手機端確認登錄后,接口返回的是:
{ "code": "10006", "success": true, "url": "https://login.taobao.com/member/loginByIm.do?uid=cntaobaoxxx&token=ff82fc0d1d395a33d3b38ec5a4981336&time=1530179143250&asker=qrcodelogin&ask_version=1.0.0&defaulturl=https://www.taobao.com&webpas=0b7aed2d43f01825183e4a49c6cae47d1479929926"
}

表示登錄成功,當然手機端與服務端在點擊"確認登錄"之間的交互可能就是這樣:網頁端生成的lgToken去請求服務端,服務端記住了這個lgToken并認為登錄了,當網頁端再次輪詢請求接口時,就返回真正的登錄態Token,網頁端此時就可以憑著這個Token來登錄了。

詳細的技術邏輯如下圖所示:
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_x-3.png

5、微信的掃碼登錄技術實現


5.1技術原理流程圖


IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-1.png

微信的網頁版訪問地址是:https://wx.qq.com/,有興趣也可以自行深入研究。

5.2實際的技術實現邏輯


1)獲取唯一的uuid, 以及包含uid信息的二維碼:

IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-2.jpg
    // 獲取uuid
    getUUID: function() {
        var e = t.defer();
        return window.QRLogin = {},
        $.ajax({
            url: i.API_jsLogin,
            dataType: "script"
        }).done(function() {
            200 == window.QRLogin.code ? e.resolve(window.QRLogin.uuid) : e.reject(window.QRLogin.code)
        }).fail(function() {
            e.reject()
        }),
        e.promise
    }

2)瀏覽器輪詢服務器,獲取掃碼狀態:
// 查看掃碼狀態
checkLogin: function(e, a) {
    var n = t.defer()
        , a = a || 0;
    return window.code = 0,
    window.checkLoginPromise = $.ajax({
        url: i.API_login + "?loginicon=true&uuid=" + e + "&tip=" + a + "&r=" + ~new Date,
        dataType: "script",
        timeout: 35e3
    }).done(function() {
        new RegExp("/" + location.host + "/");
        if (window.redirect_uri && window.redirect_uri.indexOf("/" + location.host + "/") < 0)
            return void (location.href = window.redirect_uri);
        var e = {
            code: window.code,
            redirect_uri: window.redirect_uri,
            userAvatar: window.userAvatar
        };
        n.resolve(e)
    }).fail(function() {
        n.reject()
    }),
    n.promise
}

3)根據服務器返回的掃碼狀態,進行相應的操作:

* 408 掃碼超時:如果手機沒有掃碼或沒有授權登錄,服務器會阻塞約25s,然后返回狀態碼 408 -> 前端繼續輪詢
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-3.jpg
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-4.jpg

* 400 二維碼失效:大約5分鐘的時間內不掃碼,二維碼失效
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-5.jpg

* 201 已掃碼:如果手機已經掃碼,服務器立即返回狀態碼和用戶的基本信息 (window.code=201,window.code.userAvator="..."),-> 前端繼續輪詢
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-6.jpg

* 200 已授權:如果手機點擊了確認登錄,服務器返回200及token -> 前端停止輪詢, 獲取到token,重定向到目標頁
IM的掃碼登錄功能如何實現?一文搞懂主流的掃碼登錄技術原理_y-7.jpg

具體的代碼示例如下:
// 根據服務器返回的掃碼狀態,進行相應的操作
function o(c) {
    switch (c.code) {
    case 200:
        t.newLoginPage(c.redirect_uri).then(function(t) {
            var o = t.match(/<ret>(.*)<\/ret>/)
                , r = t.match(/<script>(.*)<\/script>/)
                , c = t.match(/<skey>(.*)<\/skey>/)
                , s = t.match(/<wxsid>(.*)<\/wxsid>/)
                , l = t.match(/<wxuin>(.*)<\/wxuin>/)
                , d = t.match(/<pass_ticket>(.*)<\/pass_ticket>/)
                , f = t.match(/<message>(.*)<\/message>/)
                , u = t.match(/<redirecturl>(.*)<\/redirecturl>/);
            return u ? void (window.location.href = u[1]) : o && "0" != o[1] ? (alert(f && f[1] || "登錄失敗"),
            i.report(i.AUTH_FAIL_COUNT, 1),
            void location.reload()) : (e.$emit("newLoginPage", {
                Ret: o && o[1],
                SKey: c && c[1],
                Sid: s && s[1],
                Uin: l && l[1],
                Passticket: d && d[1],
                Code: r
            }),
            void (a.getCookie("webwx_data_ticket") || n.report(n.ReportType.cookieError, {
                text: "webwx_data_ticket 票據丟失",
                cookie: document.cookie
            })))
        });
        break;
    case 201:
        e.isScan = !0,
        n.report(n.ReportType.timing, {
            timing: {
                scan: Date.now()
            }
        }),
        t.checkLogin(e.uuid).then(o, function(t) {
            !t && window.checkLoginPromise && (e.isBrokenNetwork = !0)
        });
        break;
    case 408:
        t.checkLogin(e.uuid).then(o, function(t) {
            !t && window.checkLoginPromise && (e.isBrokenNetwork = !0)
        });
        break;
    case 400:
    case 500:
    case 0:
        var s = a.getCookie("refreshTimes") || 0;
        s < 5 ? (s++,
        a.setCookie("refreshTimes", s, .5),
        document.location.reload()) : e.isNeedRefresh = !0;
        break;
    case 202:
        e.isScan = !1,
        e.isAssociationLogin = !1,
        a.setCookie("login_frequency", 0, 2),
        window.checkLoginPromise && (window.checkLoginPromise.abort(),
        window.checkLoginPromise = null ),
        r()
    }
    e.code = c.code,
    e.userAvatar = c.userAvatar,
    a.log("get code", c.code)
}

5.3小結


微信網頁端掃碼登錄時,輪詢的數據返回采用的是JSONP的形式,這是為了解決跨域問題。如對JSONP不了解的,可以閱讀《詳解Web端通信方式的演進:從Ajax、JSONP 到 SSE、Websocket》一文的“三、JSONP”這一節。

微信網頁端掃碼登錄時,輪詢采用了后臺根據掃碼情況阻塞前臺請求,優化輪詢及減少前端的無效輪詢。這種技術,請詳見《新手入門貼:史上最全Web端即時通訊技術原理詳解》一文中的“解決方案3.2:長輪詢(long-polling)”這一節,

6、本文小結


掃碼登錄這個功能,現在已經不只出現有IM應用里,各種帶有移動端的線上網站也都有了這個功能,所以本文中介紹的技術原理并不局限于只用于實現IM應用中的掃碼登錄。

另外,為了方便抓取真實的數據進行分析研究,本文中的PC端案例分析是針對的是網頁端,但實際上如果你的PC端是富客戶端(也就是.exe、.dmg這樣的安裝版),原理也是一樣的,而且還不需要考慮瀏覽器里的跨域問題等。

閱讀本文時,可能涉及到傳統的Web端即時通訊技術(為了掃碼登錄的實時性),比如長輪詢等,如果您對這些技術還不太了解的話,可以系統學習一下即時通訊網整理的有關Web端即時通訊方面的資料。比如從這兩篇文章開始:《新手入門貼:詳解Web端即時通訊技術的原理》、《Web端即時通訊技術盤點:短輪詢、Comet、Websocket、SSE》。

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這個功能技術上沒什么難度, 主要是很新穎,很好的功能..
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