面试题：Node.js 微服务架构下的安全认证与授权体系设计

Question

在一个基于 Node.js 的微服务架构系统中，设计一套完整的安全认证与授权体系，要考虑到不同微服务之间的交互安全、用户身份验证以及权限管理等方面。请详细描述整体架构设计思路、使用的技术方案（如 JWT 、OAuth 等），并说明如何防止常见的安全漏洞，如令牌泄露、权限绕过等问题。

Answer 1

整体架构设计思路

1. 用户身份验证：用户在登录时，系统验证其提供的凭据（如用户名和密码）。若验证成功，生成一个代表用户身份的令牌（token）返回给用户。后续用户在访问受保护资源时，需在请求头中携带此令牌。
2. 不同微服务间交互安全：各微服务之间通过安全的通信协议（如 HTTPS）进行数据传输。同时，每个微服务在接收到来自其他微服务的请求时，需验证请求中携带的令牌，确保请求来源合法且具备相应权限。
3. 权限管理：为每个用户或用户组分配不同的权限。当用户请求访问资源时，系统检查该用户所拥有的权限是否允许此次操作。

技术方案

1. JWT（JSON Web Token）：用于用户身份验证和在不同微服务间传递用户身份信息。JWT 由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。
   • 头部：通常包含令牌的类型（如 JWT）和所使用的签名算法（如 HMAC SHA256 或 RSA）。
   • 载荷：包含声明（claims），例如用户 ID、用户名、用户角色等信息。这些信息可以在微服务间共享，用于权限验证。
   • 签名：用于验证令牌在传输过程中是否被篡改。签名使用密钥（secret）以及头部中指定的签名算法对头部和载荷进行签名计算得出。
   • 优点：自包含，微服务无需再查询数据库来验证令牌的有效性，减少了数据库的压力，提高了验证效率；可跨域使用，适用于分布式微服务架构。
2. OAuth（开放授权）：可用于实现第三方登录以及在不同微服务间进行资源授权。例如，允许用户使用第三方账号（如 Google、Facebook 账号）登录系统。
   • OAuth 2.0 流程：
     • 资源所有者（用户）：发起授权请求。
     • 客户端（应用程序）：请求资源所有者授权，并向授权服务器获取授权码。
     • 授权服务器：验证资源所有者身份，颁发授权码。
     • 客户端：使用授权码向授权服务器换取访问令牌（access token）。
     • 资源服务器：验证访问令牌，向客户端提供受保护资源。
   • 优点：适用于涉及第三方登录或不同服务间资源共享的场景，提供了一种安全、标准的授权机制。

防止常见安全漏洞

1. 令牌泄露：
   • 安全存储：客户端应将令牌安全存储，如使用 HTTP-only Cookie 存储令牌，防止令牌通过 XSS 攻击被窃取。对于移动端应用，可使用设备的安全存储机制（如 Android Keystore 或 iOS Keychain）。
   • 令牌有效期：设置合理的令牌有效期，短期令牌（如 1 小时）可以降低令牌泄露后的风险。同时提供刷新令牌（refresh token）机制，当访问令牌过期时，客户端可以使用刷新令牌获取新的访问令牌，而无需用户重新登录。
   • 传输加密：使用 HTTPS 协议传输令牌，防止在网络传输过程中被中间人截取。
2. 权限绕过：
   • 严格权限验证：在每个微服务接收到请求时，都要严格验证请求中用户的权限。确保只有具备相应权限的用户才能访问特定资源。例如，在用户请求获取某个文件时，不仅要验证用户身份，还要验证该用户是否有权限读取此文件。
   • 最小权限原则：为用户和微服务分配最小权限。只给予用户完成其工作所需的最低权限，避免权限过度分配导致权限绕过风险。对于微服务，同样只赋予其必要的权限来与其他服务交互。
   • 审计与监控：建立审计机制，记录所有的权限验证过程和访问请求。通过监控系统实时监测异常的权限访问行为，如大量的权限绕过尝试，及时发现并阻止潜在的安全威胁。