IM扫码登录技术专题(三)：通俗易懂，IM扫码登录功能详细原理一篇就够
本文引用了作者“大古同学”的“二维码扫码登录是什么原理”一文的主要内容，为了更好的理解和阅读，即时通讯网收录时有修订和改动，感谢原作者的分享。
1、引言
自从微信的PC端使用扫码登陆认证逻辑后，这种方式似乎在越来越多的IM中看到（虽然我个人认为这种登录方式很酷，但并不方便，尤其手机不大身边的时候）。
▲ 上图微信PC端的扫码登录界面
最近刚好看到一个二维码的技术原理讲解视频，正好借此机会将扫码登录的详细技术原理梳理并总结一下，方便自已回顾，也希望能帮助到想在IM里开发类似功能的同行们。
补充说明：本文所涉及的扫码登陆原理并不是仅仅针对IM系统，同样适用于IM之外的其它系统。
学习交流：
- 即时通讯/推送技术开发交流5群：215477170 [推荐]
- 移动端IM开发入门文章：《新手入门一篇就够：从零开发移动端IM》
- 开源IM框架源码：https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK
（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-3525-1-1.html）
2、专题目录
本文是系列文章的第3篇，总目录如下：
《IM扫码登录技术专题(一)：微信的扫码登录功能技术原理调试分析》
《IM扫码登录技术专题(二)：市面主流的扫码登录技术原理调试分析》
《IM扫码登录技术专题(三)：通俗易懂，IM扫码登录功能详细原理一篇就够》（* 本文）
3、二维码登录的本质
3.1 扫码登录安全吗？
在2维码扫码登录的过程中，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？我的im系统敢不敢也搞一个扫码登录呢？
针对这些顾虑，我们需要了解一下二维码扫码登录背后的技术和逻辑本质。
3.2 扫码登录的技术本质
二维码扫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：
- 1）告诉系统我是谁；
- 2）向系统证明我是谁。
举个实际的例子来理解一下：
- 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？
以微作的扫码登录为例：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！
PS：通过扫描二维码，把手机端的账号信息传递到PC端，至于具体是怎么传的，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。
4、认识二维码
那么如何做扫码登陆的确认呢？我们后面会详细说明，在这之前我们需要先认识一下二维码！ 在认识二维码之前我们先看一下一维码！
▲ 这就是一维码
所谓一维码，也就是条形码，条形码实际上就是一串数字，以平时生活中的商品为例，它上面的一维码存储的就是商品的编号。
二维码其实与条形码类似，只不过它存储的不一定是数字，还可以是任何的字符串，你可以认为，它就是字符串的另外一种表现形式。
在搜索引擎中搜索二维码，你可以找到很多在线生成二维码的工具网站，这些网站可以提供字符串与二维码之间相互转换的功能，比如 草料二维码网站。
▲ 输入一段字符串就能生成二维码
在左边的输入框就可以输入你的内容，它可以是文本、网址，文件........。然后就可以生成代表它们的二维码。
▲ 这是二维码（已经将内容模糊处理）
你也可以把二维码上传，进行”解码“，然后就可以解析出二维码代表的含义。
5、传统系统是如何登陆认证的？
认识了二维码，我们了解一下移动互联网下的传统登录认证机制。
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。
如上图所示：
- 1）账号密码登录时，客户端会将设备信息一起传递给服务端；
- 2）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。
具体是：
- 1）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；
- 2）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AP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。
限于篇幅，这方面的文章，可以详细读一下以下几篇：
《IM开发基础知识补课(一)：正确理解前置HTTP SSO单点登陆接口的原理》
《IM开发基础知识补课(四)：正确理解HTTP短连接中的Cookie、Session和Token》
《IM开发基础知识补课(七)：主流移动端账号登录方式的原理及设计思路》（推荐）
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。
6、扫码登录的详细技术步骤
6.1 大概流程
如上图所示：
- 1）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；
- 2）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”；
- 3）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。
那么可以想象：
具体解释就是：
- 1）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；
- 2）手机去扫描这个二维码；
- 3）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；
- 4）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。
6.2 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。
如上图所示：
- 1）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；
- 2）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；
- 3）然后把二维码ID返回给PC端；
- 4）PC端收到二维码ID后，生成二维码（二维码中肯定包含了ID）；
- 5）为了及时知道二维码的状态，客户端在展现二维码后，PC端不断的轮询服务端，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。
6.3 扫描状态切换
如上图所示：
- 1）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；
- 2）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；
- 3）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；
- 4）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。
在上图中的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，登录两步操作是同一部手机端发出的。
6.4 状态确认
最后就是状态的确认了。
如上图所示：
- 1）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；
- 2）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；
- 3）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；
- 4）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？
- 1）可以是二维码ID；
- 2）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。
7、本文小结
通俗地总结一下本文的扫码登陆逻辑就是：
扫码登录的本质就是：
- 1）告诉系统我是谁；
- 2）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：
- 1）一个是二维码原理；
- 2）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，它适同样用于同一个系统的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，欢迎在评论留下你的见解。
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