抖音二面：“聊聊二维码扫码登录的原理”

Posted 2023-03-10 程序员的店小二

前言

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！

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！

1. 告诉系统我是谁

2. 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。

认识二维码

那么如何做确认呢？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！

所谓一维码，也就是条形码，超市里的条形码--这个相信大家都非常熟悉，条形码实际上就是一串数字，它上面存储了商品的序列号。

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：https://cli.im/

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

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

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，

3. 账号密码登录时，客户端会将设备信息一起传递给服务端，

4. 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，

5. 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。

6. 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。

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，

扫描二维码登录的一般步骤

大概流程

7. 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

8. 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"

9. 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

10. 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

11. 手机去扫描这个二维码

12. 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

13. 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

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。

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

扫描状态切换

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，

状态确认

最后就是状态的确认了。

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？

• 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

总结

我们从登陆的本质出发，探索二维码扫码登录是如何做到的

5. 告诉系统我是谁

6. 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。