微服務(wù)架構(gòu)下的鑒權(quán)，怎么做更優(yōu)雅？
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作者 | code301
來源 | urlify.cn/INBnEj
一、單體應(yīng)用 VS 微服務(wù)
二、微服務(wù)常見安全認證方案
HTTP 基本認證
客戶端發(fā)送 HTTP Request 給服務(wù)器。
因為 Request 中沒有包含 Authorization header，服務(wù)器會返回一個 401 Unauthozied 給客戶端，并且在 Response 的 Header "WWW-Authenticate" 中添加信息。
客戶端把用戶名和密碼用 BASE64 加密后，放在 Authorization Header 中發(fā)送給服務(wù)器， 認證成功。
服務(wù)器將 Authorization Header 中的用戶名密碼取出，進行驗證， 如果驗證通過，將根據(jù)請求，發(fā)送資源給客戶端。
基于 Session 的認證
基于 Session 的認證應(yīng)該是最常用的一種認證機制了。用戶登錄認證成功后，將用戶相關(guān)數(shù)據(jù)存儲到 Session 中，單體應(yīng)用架構(gòu)中，默認 Session 會存儲在應(yīng)用服務(wù)器中，并且將 Session ID 返回到客戶端，存儲在瀏覽器的 Cookie 中。
但是在分布式架構(gòu)下，Session 存放于某個具體的應(yīng)用服務(wù)器中自然就無法滿足使用了，簡單的可以通過 Session 復(fù)制或者 Session 粘制的方案來解決。
Session 復(fù)制依賴于應(yīng)用服務(wù)器，需要應(yīng)用服務(wù)器有 Session 復(fù)制能力，不過現(xiàn)在大部分應(yīng)用服務(wù)器如 Tomcat、JBoss、WebSphere 等都已經(jīng)提供了這個能力。
除此之外，Session 復(fù)制的一大缺陷在于當(dāng)節(jié)點數(shù)比較多時，大量的 Session 數(shù)據(jù)復(fù)制會占用較多網(wǎng)絡(luò)資源。Session 粘滯是通過負載均衡器，將統(tǒng)一用戶的請求都分發(fā)到固定的服務(wù)器節(jié)點上，這樣就保證了對某一用戶而言，Session 數(shù)據(jù)始終是正確的。不過這種方案依賴于負載均衡器，并且只能滿足水平擴展的集群場景，無法滿足應(yīng)用分割后的分布式場景。
在微服務(wù)架構(gòu)下，每個微服務(wù)拆分的粒度會很細，并且不只有用戶和微服務(wù)打交道，更多還有微服務(wù)間的調(diào)用。這個時候上述兩個方案都無法滿足，就要求必須要將 Session 從應(yīng)用服務(wù)器中剝離出來，存放在外部進行集中管理?？梢允菙?shù)據(jù)庫，也可以是分布式緩存，如 Memchached、Redis 等。這正是 David Borsos 建議的第二種方案，分布式 Session 方案。
基于 Token 的認證
用戶輸入登錄信息（或者調(diào)用 Token 接口，傳入用戶信息），發(fā)送到身份認證服務(wù)進行認證（身份認證服務(wù)可以和服務(wù)端在一起，也可以分離，看微服務(wù)拆分情況了）。
身份驗證服務(wù)驗證登錄信息是否正確，返回接口（一般接口中會包含用戶基礎(chǔ)信息、權(quán)限范圍、有效時間等信息），客戶端存儲接口，可以存儲在 Session 或者數(shù)據(jù)庫中。
用戶將 Token 放在 HTTP 請求頭中，發(fā)起相關(guān) API 調(diào)用。
被調(diào)用的微服務(wù)，驗證 Token 權(quán)限。
服務(wù)端返回相關(guān)資源和數(shù)據(jù)。
服務(wù)端無狀態(tài)：Token 機制在服務(wù)端不需要存儲 session 信息，因為 Token 自身包含了所有用戶的相關(guān)信息。
性能較好，因為在驗證 Token 時不用再去訪問數(shù)據(jù)庫或者遠程服務(wù)進行權(quán)限校驗，自然可以提升不少性能。
支持移動設(shè)備。
支持跨程序調(diào)用，Cookie 是不允許垮域訪問的，而 Token 則不存在這個問題。
三、JWT 介紹
簡介
JWT 認證流程
客戶端調(diào)用登錄接口（或者獲取 token 接口），傳入用戶名密碼。
服務(wù)端請求身份認證中心，確認用戶名密碼正確。
服務(wù)端創(chuàng)建 JWT，返回給客戶端。
客戶端拿到 JWT，進行存儲（可以存儲在緩存中，也可以存儲在數(shù)據(jù)庫中，如果是瀏覽器，可以存儲在 Cookie 中）在后續(xù)請求中，在 HTTP 請求頭中加上 JWT。
服務(wù)端校驗 JWT，校驗通過后，返回相關(guān)資源和數(shù)據(jù)。
JWT 結(jié)構(gòu)
header.payload.signature
{
"type" : "JWT",
"ALG" : "HS256"
}
標(biāo)準(zhǔn)中注冊的聲明
公共的聲明
私有的聲明
iss：JWT 簽發(fā)者
sub：JWT 所面向的用戶
aud：接收 JWT 的一方
exp：JWT 的過期時間，這個過期時間必須要大于簽發(fā)時間
nbf：定義在什么時間之前，該 JWT 都是不可用的
iat：JWT 的簽發(fā)時間
jti：JWT 的唯一身份標(biāo)識，主要用來作為一次性 token, 從而回避重放攻擊。
公共的聲明可以添加任何的信息，一般添加用戶的相關(guān)信息或其他業(yè)務(wù)需要的必要信息。但不建議添加敏感信息，因為該部分在客戶端可解密。
私有聲明是提供者和消費者所共同定義的聲明，一般不建議存放敏感信息，因為 base64 是對稱解密的，意味著該部分信息可以歸類為明文信息。
跨語言，JSON 的格式保證了跨語言的支撐
基于 Token，無狀態(tài)
占用字節(jié)小，便于傳輸
Token 存儲在 Cookie 中，這樣客戶端注銷時，自然可以清空掉
注銷時，將 Token 存放到分布式緩存中，每次校驗 Token 時區(qū)檢查下該 Token 是否已注銷。不過這樣也就失去了快速校驗 Token 的優(yōu)點。
多采用短期令牌，比如令牌有效期是 20 分鐘，這樣可以一定程度上降低注銷后 Token 可用性的風(fēng)險。
四、OAuth 2.0 介紹
簡單：不管是 OAuth 服務(wù)提供者還是應(yīng)用開發(fā)者，都很容易于理解與使用；
安全：沒有涉及到用戶密鑰等信息，更安全更靈活；
開放：任何服務(wù)提供商都可以實現(xiàn) OAuth，任何軟件開發(fā)商都可以使用 OAuth；
授權(quán)流程
客戶端：客戶端是代表資源所有者對資源服務(wù)器發(fā)出訪問受保護資源請求的應(yīng)用程序。
資源擁有者：資源擁有者是對資源具有授權(quán)能力的人。
資源服務(wù)器：資源所在的服務(wù)器。
授權(quán)服務(wù)器：為客戶端應(yīng)用程序提供不同的 Token，可以和資源服務(wù)器在統(tǒng)一服務(wù)器上，也可以獨立出去。
授權(quán)碼模式（authorization code）
授權(quán)碼模式（authorization code）是功能最完整、流程最嚴密的授權(quán)模式。它的特點就是通過客戶端的后臺服務(wù)器，與 "服務(wù)提供商" 的認證服務(wù)器進行互動。流程如下：
用戶訪問客戶端，后者將前者導(dǎo)向認證服務(wù)器。
用戶選擇是否給予客戶端授權(quán)。
假設(shè)用戶給予授權(quán)，認證服務(wù)器將用戶導(dǎo)向客戶端事先指定的 "重定向 URI"（redirection URI），同時附上一個授權(quán)碼。
客戶端收到授權(quán)碼，附上早先的 "重定向 URI"，向認證服務(wù)器申請令牌。這一步是在客戶端的后臺的服務(wù)器上完成的，對用戶不可見。
認證服務(wù)器核對了授權(quán)碼和重定向 URI，確認無誤后，向客戶端發(fā)送訪問令牌（access token）和更新令牌（refresh token）。
簡化模式（implicit）
簡化模式（Implicit Grant Type）不通過第三方應(yīng)用程序的服務(wù)器，直接在瀏覽器中向認證服務(wù)器申請令牌，跳過了 "授權(quán)碼" 這個步驟，因此得名。所有步驟在瀏覽器中完成，令牌對訪問者是可見的，且客戶端不需要認證。流程如下：
客戶端將用戶導(dǎo)向認證服務(wù)器。
用戶決定是否給于客戶端授權(quán)。
假設(shè)用戶給予授權(quán)，認證服務(wù)器將用戶導(dǎo)向客戶端指定的 "重定向 URI"，并在 URI 的 Hash 部分包含了訪問令牌。
瀏覽器向資源服務(wù)器發(fā)出請求，其中不包括上一步收到的 Hash 值。
資源服務(wù)器返回一個網(wǎng)頁，其中包含的代碼可以獲取 Hash 值中的令牌。
瀏覽器執(zhí)行上一步獲得的腳本，提取出令牌。
瀏覽器將令牌發(fā)給客戶端。
密碼模式（Resource Owner Password Credentials）
密碼模式中，用戶向客戶端提供自己的用戶名和密碼。客戶端使用這些信息，向 "服務(wù)商提供商" 索要授權(quán)。在這種模式中，用戶必須把自己的密碼給客戶端，但是客戶端不得儲存密碼。這通常用在用戶對客戶端高度信任的情況下，比如客戶端是操作系統(tǒng)的一部分，或者由一個著名公司出品。而認證服務(wù)器只有在其他授權(quán)模式無法執(zhí)行的情況下，才能考慮使用這種模式。流程如下：
用戶向客戶端提供用戶名和密碼。
客戶端將用戶名和密碼發(fā)給認證服務(wù)器，向后者請求令牌。
認證服務(wù)器確認無誤后，向客戶端提供訪問令牌。
客戶端模式（Client Credentials）
客戶端模式（Client Credentials Grant）指客戶端以自己的名義，而不是以用戶的名義，向 "服務(wù)提供商" 進行認證。嚴格地說，客戶端模式并不屬于 OAuth 框架所要解決的問題。
在這種模式中，用戶直接向客戶端注冊，客戶端以自己的名義要求 "服務(wù)提供商" 提供服務(wù)，其實不存在授權(quán)問題。流程如下：
客戶端向認證服務(wù)器進行身份認證，并要求一個訪問令牌。
認證服務(wù)器確認無誤后，向客戶端提供訪問令牌。
五、思考總結(jié)
正如 David Borsos 所建議的一種方案，在微服務(wù)架構(gòu)下，我們更傾向于將 Oauth 和 JWT 結(jié)合使用，Oauth 一般用于第三方接入的場景，管理對外的權(quán)限，所以比較適合和 API 網(wǎng)關(guān)結(jié)合，針對于外部的訪問進行鑒權(quán)（當(dāng)然，底層 Token 標(biāo)準(zhǔn)采用 JWT 也是可以的）。
JWT 更加輕巧，在微服務(wù)之間進行訪問鑒權(quán)已然足夠，并且可以避免在流轉(zhuǎn)過程中和身份認證服務(wù)打交道。當(dāng)然，從能力實現(xiàn)角度來說，類似于分布式 Session 在很多場景下也是完全能滿足需求，具體怎么去選擇鑒權(quán)方案，還是要結(jié)合實際的需求來。
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