1 概要说明
使用微信扫描登录相信大家都不会陌生吧，二维码与手机结合产生了不同应用场景，基于二维码的应用更是比较广泛。为了满足ios、android客户端与web短信平台的结合，特开发了基于SinglarR消息推送机制的扫描登录。本系统涉及到以下知识点：
SignalR：http://signalr.net/ 这官网，ASP.NET SignalR 是为 ASP.NET 开发人员提供的一个库，可以简化开发人员将实时 Web 功能添加到应用程序的过程。实时 Web 功能是指这样一种功能：当所连接的客户端变得可用时服务器代码可以立即向其推送内容，而不是让服务器等待客户端请求新的数据。
二维码：使用的QRCode类库，https://github.com/jeromeetienne/jquery-qrcode
MVC5：开发环境是基于MVC5
2、系统关系图
在实现本功能前，有点不是太确定能否拿下。
所谓万事开头难，通过查询想资料及自己归纳分析：系统涉及到手机客户端、浏览者、服务端，实现扫描登录也就是三者之间是如何协调工作的。通过axure画出如下关系图：
移动客户端、浏览者、服务端三者协作关系图
【M】：表示移动端 【B】：表示浏览者（浏览器客户端） 【S】：服务端，消息推送者及扫描认证接口发布者
步骤说明：
Step（步骤）1 ，【B】浏览登录页面，Step2【S】产生一个标识符UUID，并推送给B，生成登录二维码；
Step3，【M】扫描二维码，前提条件是【M】已登录，Step4【M】解析二维码信息获取UUID；
Step5，【M】向服务端发送UUID+登录信息，Step6【S】对UUID+登录信息进行相关解析认证，Step6 UUID认证，不通过认证，则到Step6-1 重新生成UUID循环Step 2与并Step6-2 返回给【M】UUID认证失败原因，Step6 通过认证，Step6-2转到登录信息认证，Step 7登录信息认证，失败Step7-3重新生成UUID循环Step 2，成功则Step7-1推送给【B】跳转到首页。
3、SignalR循环消息推送
3.1 引用SignalR
由于本人用的是VS15Preview4，可以直接使用Nuget可视化管理工具进行安装：Tools—>Nuget Package Manager—>Manage Nuget Packages for Solution…，打开以下界面：
在Browser 标签下输入SignalR，查询到Microsoft.AspNet.SignalR
/p>
找到对应的项目，点击“Install”安装按钮即可引用相关类库，同时应用下载相关js库。
关于SignalR的知识点，可以到官网 http://www.asp.net/signalr 进行深入学习。
3.2 服务端SignalR实现
服务端要向客户端推送UUID，对于UUID唯一标识符，具有重要特性：（1）有时间限制，120秒之内扫码有效；（2）具有一定的状态。对应的声明周期就是：生成—>推送—>状态判断—>手机端扫描—>验证UUID—>状态判断—>销毁等系列过程。
服务端的核心代码将单独建立一个项目去实现：
3.2.1 Nofifier.cs通知类
本类将连接QRCodeHub与SessionTimer
using Microsoft.AspNet.SignalR;namespace TxSms.SingalR
{
public static class Notifier
{
private static readonly IHubContext Context = GlobalHost.ConnectionManager.GetHubContext<QRCodeHub>();
public static void SessionTimeOut(string connectionId, int time)
{
Context.Clients.Client(connectionId).alertClient(time);
}
public static void SendElapsedTime(string connectionId, int time)
{
Context.Clients.Client(connectionId).sendElapsedTime(time);
}
public static void SendQRCodeUUID(string connectionId, string uuid)
{ Context.Clients.Client(connectionId).sendQRCodeUUID(uuid);
}
}
}
3.2.2 QRCodeHub.cs SignalR核心实现
SignalR的核心代码：
using Microsoft.AspNet.SignalR;
using System.Threading.Tasks;
namespace TxSms.SingalR
{
/// <summary>
/// 二维码推送
///
</summary>
//[HubName("qrcode")] public class QRCodeHub : Hub {
/// <summary> /// 给客户端发送时间间隔 ///
</summary> /// <param name="time">
</param>
public void SendTimeOutNotice(int time)
{
Clients.Client(Context.ConnectionId).alertClient(time);
}
public void CheckElapsedTime(int time)
{
Clients.Client(Context.ConnectionId).sendElapsedTime(time); }
/// <summary>
/// 发送二维码UUID内容
///
</summary>
/// <param name="uuid">
</param>
public void SendQRCodeUUID(string uuid)
{
Clients.Client(Context.ConnectionId).sendQRCodeUUID(uuid); }
///
<summary>
/// Called when the connection connects to this hub instance.
/// </summary> ///
<returns>A <see cref="T:System.Threading.Tasks.Task" />
</returns> public override Task OnConnected()
{
SessionTimer.StartTimer(Context.ConnectionId); return base.OnConnected();
}
/// <summary>
/// Called when a connection disconnects from this hub gracefully or due to a timeout.
///
</summary>
///
<param name="stopCalled">
/// true, if stop was called on the client closing the connection gracefully;
/// false, if the connection has been lost for longer than the /// <see cref="P:Microsoft.AspNet.SignalR.Configuration.IConfigurationManager.DisconnectTimeout" />.
/// Timeouts can be caused by clients reconnecting to another SignalR server in scaleout. /// </param> /// <returns>A <see cref="T:System.Threading.Tasks.Task" />
</returns> public override Task OnDisconnected(bool stopCalled) { SessionTimer.StopTimer(Context.ConnectionId); return base.OnDisconnected(stopCalled);
}
/// <summary> ///
Called when the connection reconnects to this hub instance. /// </summary> ///
<returns>A <see cref="T:System.Threading.Tasks.Task" />
</returns> public override Task OnReconnected()
{
if (!SessionTimer.Timers.ContainsKey(Context.ConnectionId))
{
SessionTimer.StartTimer(Context.ConnectionId);
}
return base.OnReconnected(); }
///
<summary> /// 重置时钟 ///
</summary> public void ResetTimer()
{ SessionTimer timer;
if (SessionTimer.Timers.TryGetValue(Context.ConnectionId, out timer))
{ timer.ResetTimer();
}
else
{
SessionTimer.StartTimer(Context.ConnectionId);
}
} ///
<summary> ///
发送普通消息 ///
</summary> ///
<param name="name">
</param> /// <param name="message">
</param>
public void Send(string name, string message)
{
Clients.All.addNewMessageToPage(name, message);
}
}
}
3.2.3 SessionTimer.cs 对应客户端时钟
对【B】来说，产生一个独立的timer，进行按1s间隔发送消息。
using System;using System.Collections.Concurrent;using System.Timers;namespace TxSms.SingalR{ public class SessionTimer : IDisposable
{
///
<summary> /// 存储客户端对应的Timer ///
</summary>
public static readonly ConcurrentDictionary<string, SessionTimer> Timers; private readonly Timer _timer; static SessionTimer()
{ Timers = new ConcurrentDictionary<string, SessionTimer>();
}
/// <summary> /// 构造函数 /// </summary> ///
<param name="connectionId"></param> private SessionTimer(string connectionId)
{
ConnectionId = connectionId; _timer = new Timer { Interval = Utility.ActivityTimerInterval() }; _timer.Elapsed += (s, e) => MonitorElapsedTime(); _timer.Start();
}
public int TimeCount { get; set; } /// <summary> /// 客户端连接Id ///
</summary> public string ConnectionId { get; set; } /// <summary> /// 启动Timer ///
</summary> ///
<param name="connectionId">
</param>
public static void StartTimer(string connectionId)
{
var newTimer = new SessionTimer(connectionId);
if (!Timers.TryAdd(connectionId, newTimer))
{ newTimer.Dispose();
}
}
/// <summary>
/// 停止Timer /// </summary> ///
<param name="connectionId">
</param> public static void StopTimer(string connectionId)
{
SessionTimer oldTimer;
if (Timers.TryRemove(connectionId, out oldTimer))
{
oldTimer.Dispose();
}
}
/// <summary> ///
重置Timer ///
</summary> public void ResetTimer() { TimeCount = 0; _timer.Stop();
_timer.Start();
}
public void Dispose()
{
// Stop might not be necessary since we call Dispose _timer.Stop(); _timer.Dispose();
} ///
<summary> ///
给客户端发送消息 ///
</summary> private void MonitorElapsedTime()
{ Utility.ClearExpiredUUID(); var uuid = Utility.GetUUID(ConnectionId);
//if (TimeCount >= Utility.TimerValue())
//{ // StopTimer(ConnectionId);
// Notifier.SendQRCodeUUID(ConnectionId, uuid); // Notifier.SessionTimeOut(ConnectionId, TimeCount);
//}
//else //
{ Notifier.SendQRCodeUUID(ConnectionId, uuid);
Notifier.SendElapsedTime(ConnectionId, TimeCount);
//}
TimeCount++;
if (TimeCount > 1000)
{
TimeCount = 0;
} } }}
3.2.4 Utility.cs 基础配置
满足时钟、获取QRCode等
using TxSms.Actions;namespace TxSms.SingalR
{
internal class Utility { public static int IntNum = 0; ///
<summary> /// 时间间隔 ///
</summary> ///
<returns></returns>
public static int TimerValue()
{ return 1000;
}
public static double ActivityTimerInterval()
{ return 1000.0;
}
/// <summary> /// 获取当前UUID
/// </summary>
/// <returns></returns> public static string GetUUID(string connectionId)
{
try
{
var model = new QRCodeAction().GetValidModel(connectionId);
return model.ToJson(connectionId);
}
catch
{ return "ERROR";
} } /// <summary> /// 删除过期UUID ///
</summary> public static void ClearExpiredUUID() { IntNum++;
if (IntNum <= 1000) return;
new QRCodeAction().ClearExpiredUUID();
IntNum = 0; } }}
3.2.5 SignalR在MVC中启动配置
在MVC中，启动项目进行如下配置：
using Microsoft.Owin;using Owin;
[assembly: OwinStartup(typeof(TxSms.Web.Startup))]namespace TxSms.Web{ public partial class Startup
{
public void Configuration(IAppBuilder app)
{ //启动SignalR app.MapSignalR(); ConfigureAuth(app);
} }}
3.2.6 其他类库说明
QRCodeAction.cs：维护UUID，创建、保存、状态更改、删除等。
QRModel.cs：UUID实体
所有文件，可在《7、总结与下载》中下载。
3.3 客户端SignalR实现
添加SignalR js库：
<script type="text/javascript" src="~/Scripts/jquery.signalR-2.2.1.min.js"> </script> <script type="text/javascript" src="~/signalr/hubs"> </script
两者必须都引用。
调用接口如下：
var codeUUID = "";
$(function () {
// Reference the auto-generated proxy for the hub. var qrcode = $.connection.qRCodeHub;
// Create a function that the hub can call back to display messages. qrcode.client.addNewMessageToPage = function (name, message)
{ // Add the message to the page. console.log(message); //jQuery('#divQRCode').qrcode({ width: 180, height: 180, correctLevel: 0, text: message });
};
qrcode.client.sendElapsedTime = function (time) { console.log(time);
};
qrcode.client.sendQRCodeUUID = function (uuid) { console.log("sendQRCodeUUID");
console.log(codeUUID); if (codeUUID === uuid) { return; } codeUUID = uuid; if (codeUUID !== "ERROR") { var jsonUUID = $.parseJSON(codeUUID);
if (jsonUUID.islogin === 1) { //判断是否登录 window.location.href = "/Home/Index/@Model.Name"; } } $("#divQRCode").html("");
$('#divQRCode').qrcode({ width: 180, height: 180, correctLevel: 0, text: codeUUID });
};
// Start the connection. $.connection.hub.start().done(function () { //qrcode.server.updateConnectionId($.connection.hub.id); qrcode.server.send("qrcode", Math.random());
});
});
以上代码包括相关二维码的生成。
4、二维码的生成与存储数据解析
4.1 二维码的生成
二维码类库选择https://github.com/jeromeetienne/jquery-qrcode 一个QRCode原生态js类库，jquery对其进行了扩展。
添加script标签：
<script type="text/javascript" src="~/Scripts/qrcode.min.js"> </script> <script type="text/javascript" src="~/Scripts/jquery.qrcode.min.js"> </script>
定义div标签，用来呈现二维码：
<!--二维码登录开始--> <div> <div>安全登录 防止被盗</div> <div> </div> <div>扫一扫登录</div> </div> <!--二维码登录结束-->
呈现二维码：
$("#divQRCode").html("");
$('#divQRCode').qrcode({ width: 180, height: 180, correctLevel: 0, text: codeUUID });
通过3与4，可实现具有180秒生命周期二维码的生成，对于不同的浏览者，生成的二维码是不同的，效果如下：
4.2 二维码存储的是什么
二维码生成了，但是存储的是什么呢？首先我们看下以下的二维：
hbuilder官网
千牛电脑客户端二维码登录界面
显然，扫描这两个图片上的二维码会得到不同的结果。对某些二维码的解码要对应配套的客户端才能起到作用，否则用其他工具解析出来也就是字符串。
在本系统中，二维码存储的是一个json对象，格式为：
{"connectionid":"19c12e95-26d7-410c-8292-2a3afdd1a4da","uuid":"a04702df-6a52-4e1c-be8b-9b3dbeef4d72","islogin":0,"isvalid":1}
connectionid：客户端与SignalR联系的id，其格式为Guid
uuid：对应connectionid产生的一个唯一标识符，其格式为Guidislogin：当前connectionid连接是否已登录，1—>表示登录，0—>未登录isvalid：当前connectionid对应的uuid是否有效，1—>表示有效，0—>表示失效
手机客户端扫描之后，可根据这些参数情况进行判断，是否向服务端发送请求。在做扫描应用（比如扫描登录）时，要依据业务场景进行消息传递，生成对应二维码，并不局限于json对象、url地址等。
总结下来，二维码应用场景，如下图：
5、扫描认证接口
为了满足【M】端扫描之后，提交UUID+用户信息进行认证，建立QRCode API接口。接口任务比较简单，就是对UUID合法性进行判断，然后判断用户信息登录情况，更改UUID的登录状态。
5.1 输入参数
using Abp.Application.Services.Dto;using System;using System.ComponentModel.DataAnnotations;
namespace TxSms.Inputs{ /// <summary> /// 二维码登录认证 /// </summary> [Serializable]
public class QRCodeVerifyInput : IInputDto { /// <summary> /// 构造函数 /// </summary>
public QRCodeVerifyInput() { ConnectionId = Guid.Empty.ToString();
UUID = Guid.Empty; UserName = Password = ""; } /// <summary> /// 当前回话ID /// </summary>
[DisplayFormat(ConvertEmptyStringToNull = false)] public string ConnectionId { get; set;
} /// <summary> /// 唯一标识符号 /// </summary>
public Guid UUID { get; set; } /// <summary> /// 用户账号 /// </summary>
[DisplayFormat(ConvertEmptyStringToNull = false)]
public string UserName { get; set; } /// <summary> /// 登录密码 /// </summary>
[DisplayFormat(ConvertEmptyStringToNull = false)]
public string Password { get; set; } /// <summary> /// 平台 /// </summary>
[DisplayFormat(ConvertEmptyStringToNull = false)]
public string Platform { get; set;
} }}
5.2 输出参数
using Abp.Application.Services.Dto;
using Newtonsoft.Json;using System.ComponentModel.DataAnnotations;using System.Web.Mvc;using TxSms.MVC;namespace TxSms.Outputs{ /// <summary> /// 输出基类 /// </summary> [ModelBinder(typeof(EmptyStringModelBinder))] public class TxSmsOutputDto : IOutputDto { /// <summary> /// 构造函数 ///
</summary> public TxSmsOutputDto()
{ Result = 0; //默认为0，表示初始值或正确 Message = "";
} /// <summary> /// 错误代码 ///
</summary> [JsonProperty("Result")] public int Result { get; set; } /// <summary> /// 错误信息 /// </summary>
[DisplayFormat(ConvertEmptyStringToNull = false)] [JsonProperty("Message")]
public string Message { get; set; } }}
5.3 API接口
using System;using System.Threading.Tasks;using System.Web.Http;using TxSms.Actions;using TxSms.Inputs;using TxSms.Outputs;namespace TxSms{ /// <summary> /// 二维码接口 /// </summary> public class QRCodeController : TxSmsApiController { /// <summary> /// 二维码登录认证 /// </summary> /// <returns> /// 0:登录成功；-1:参数错误 -2:ConnectionId、UUID、UserName、Password不允许为空-3:ConnectionId回话id不存在-4:UUID输入错误-5:UUID已过期 /// -6:本UUID已登录-7:登录账号已停用-8:登录账号已删除-9:登录密码输入错误-10:登录账号不存在 /// </returns> [AllowAnonymous] [HttpPost] public async Task<TxSmsOutputDto> QRCodeVerify([FromBody]QRCodeVerifyInput model) { TxSmsOutputDto result = new TxSmsOutputDto(); #region 参数验证 if (model.IsNull()) { result.Result = -1; result.Message = "参数错误"; return result; } if (model.ConnectionId.IsNullOrEmpty() || model.UUID.Equals(Guid.Empty) || model.UserName.IsNullOrEmpty() || model.Password.IsNullOrEmpty()) { result.Result = -2; result.Message = "ConnectionId、UUID、UserName、Password不允许为空"; return result; } #endregion 参数验证 #region 有效性判断 //验证ConnectionId合法性 if (QRCodeAction.QRCodeLists.ContainsKey(model.ConnectionId)) { result.Result = -3; result.Message = "ConnectionId回话id不存在"; return result; } //验证UUID有效性 var findCode = QRCodeAction.QRCodeLists[model.ConnectionId]; if (!model.UUID.Equals(findCode.UUID)) { result.Result = -4; result.Message = "UUID输入错误"; return result; } if (!findCode.IsValid()) { result.Result = -5; result.Message = "UUID已过期"; return result; } if (findCode.IsLogin) { result.Result = -6; result.Message = "本UUID已登录"; return result; } #endregion 有效性判断 LoginUserNameInput loginParam = new LoginUserNameInput { UserName = model.UserName, Password = model.Password, Platform = model.Platform }; LoginOutput loginResult = await new SessionController().LoginUserName(loginParam); switch (loginResult.Result) { case -1: result.Result = -7; result.Message = "登录账号已停用"; break; case -2: result.Result = -8; result.Message = "登录账号已删除"; break; case -3: result.Result = -9; result.Message = "登录密码输入错误"; break; case -4: result.Result = -10; result.Message = "登录账号不存在"; break; } if (loginResult.Result > 0) //登录成功，值为AccId { result.Result = 0; findCode.IsLogin = true; //更改登录状态 result.Message = "成功登录"; } return result; } }}
6、疑难解答
6.1 #16解答
二维码中可以加入图片吗？文中二维码 有个图片上面有 M 字母是怎么处理的？
第一个问题：是把存储图片信息存储到二维码中，手机扫码可以识别吧？这个问题涉及到二维码的存储容量，理论上如果二维码的存储容量足够大，可把图片序列化成01的字符进行存储，扫描就可以识别。但二维码有不同的标准，不同标准下数据容量是不同的。建议不要存储图片，详情可查看知乎，了解一下：http://www.zhihu.com/question/20387257
M字母是一个图片，来自http://www.dcloud.io/，只需要把想放的图放到已生成的二维码中间即可，但图片不宜过大，调试一下，用手机识别一下。有兴趣的朋友可以查看草榴二维码：http://cli.im/
6.2 #17解答
疑问： 输入参数有 用户名和密码，那个是每次都需要用户输入的？还是通过扫描二维码获得的？ 还是哪种方式来给 输入参数的用户名和密码赋值的。我想了解楼主是按哪种方式实现的呢？
首先要理解一下扫描登录的流程，【M】扫描二维码只获取相关【B】的唯一标识符信息，扫码之后，【M】（前提是【M】必须已经登录成功）发送用户名\密码\UUID到【S】进行一系列的验证；为了提高安全性，在【M】提交数据时，对密码进行md5时间戳加密。
6.3 #23解答
可以这样不 在手机端随机生成码 加密存在手机上并上传服务器 后端生成带有该码加时间的二维码 网页扫的时候对比登陆
要实现扫描登录，弄懂一个问题：为什么扫描二维码之后，提交给服务器的数据就是当前页面所需的呢？在本项目中，是通过SignalR的固有通信connectionid来确认的。你所说的流程应该如下：
在本流程图中，比方案中的步骤延长了；在Step2中，会出现问题，如何将【M】推送过来的UUID推送到你看到的【B】端？显然缺少纽带。本方法是不可行的。
7、总结与下载
二维码应用比较广泛，记得去北京的故宫旁边的中山公园，里面的古树也有二维码，扫描可查看相关联信息。紧紧对于二维码而言就是存储有限信息，但就是这有限的信息，可以将庞大的信息系统连接一起，所用的应用不是前沿技术的突破，而是我们思考问题方式的转变、思维角度的变化。由于二维码具有信息存储的独特性，可在以下方面应用：
- 信息获取（名片、地图、WIFI密码、资料）
- 网站跳转（跳转到微博、手机网站、网站）
- 广告推送（用户扫码，直接浏览商家推送的视频、音频广告）
- 手机电商（用户扫码、手机直接购物下单）
- 防伪溯源（用户扫码、即可查看生产地；同时后台可以获取最终消费地)优惠促销（用户扫码，下载电子优惠券，抽奖）
- 会员管理（用户手机上获取电子会员信息、VIP服务）
- 手机支付（扫描商品二维码，通过银行或第三方支付提供的手机端通道完成支付）
由于最近在做短信业务平台，将二维码应用到营销管理中，每个业务人员具有独立的推广二维码，客户扫码可进行短信测试，若注册成为会员则就是本业务人员的直属客户，可查看《二维码在短信业务应用的初步构思》。
最后，上传《基于SignalR的消息推送与二维码描登录实现》主要文件下载：signalrqrcode
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