面试题：安全认证：JWT与GraphQL API集成的高级优化及拓展

Question

假设在一个高并发的GraphQL API场景下，使用JWT进行安全认证，如何优化JWT的验证流程以提升性能？并且如果需要拓展认证策略，例如多因素认证，该如何在现有的JWT与GraphQL集成架构上进行实现？

Answer 1

优化JWT验证流程以提升性能

1. 缓存验证结果：
   • 在高并发场景下，对于相同的JWT，可以将验证结果（有效或无效）进行缓存。例如，使用Redis这样的分布式缓存。当收到JWT验证请求时，先检查缓存中是否已有该JWT的验证结果。如果有，则直接返回缓存中的结果，避免重复验证。
   • 缓存可以根据JWT的过期时间设置相应的过期时间，确保过期的JWT不会从缓存中获取到错误的“有效”结果。
2. 批量验证：
   • 如果可能，将多个JWT的验证请求合并为一批进行验证。许多JWT库都支持批量验证功能，通过一次验证多个JWT，可以减少验证的总开销，因为减少了多次重复的初始化和资源获取操作。
3. 优化JWT库：
   • 选择性能较好的JWT库。不同的JWT库在验证性能上可能存在差异。例如，一些轻量级且经过优化的JWT库在解析和验证JWT时速度更快。对现有的JWT库进行评估，若性能不佳，可以考虑更换为更高效的库。
4. 减少不必要验证：
   • 对于一些不需要严格安全认证的GraphQL查询或操作，可以跳过JWT验证。在GraphQL的解析阶段，判断当前请求是否属于这类“公开”操作，如果是，则直接放行，避免不必要的JWT验证开销。

拓展认证策略（如多因素认证）

1. 在JWT中添加多因素认证信息：
   • 在用户成功完成多因素认证后，将相关的认证信息（如时间戳、认证方式等）添加到JWT的payload中。例如，可以添加一个mfa_verified字段，值为true表示多因素认证已通过，并附上认证的时间戳mfa_timestamp。
   • 在GraphQL API的JWT验证中间件中，除了验证JWT的签名和基本有效性外，还需要检查mfa_verified字段是否为true，并且mfa_timestamp是否在合理的时间范围内（如在最近1小时内）。
2. 分离多因素认证逻辑：
   • 创建一个独立的多因素认证服务。当用户登录时，先进行常规的用户名/密码认证，成功后调用多因素认证服务。该服务可以通过短信验证码、硬件令牌等方式进行认证。
   • 在GraphQL API中，通过中间件或在JWT验证流程中调用这个多因素认证服务的接口，验证用户是否已完成多因素认证。如果完成，则生成或更新JWT，将多因素认证相关信息包含进去。
3. GraphQL上下文传递：
   • 在GraphQL的上下文（context）中传递多因素认证相关信息。当JWT验证通过且多因素认证信息有效时，将这些信息放入GraphQL上下文对象中。这样，GraphQL的解析器（resolver）可以根据上下文信息，对需要更高安全级别的操作进行进一步限制。例如，只有在多因素认证通过的情况下，才能执行修改敏感数据的mutation操作。