面试题：微服务架构下，如何设计一套兼顾编排与伸缩的零信任安全防护体系

Question

零信任安全理念强调从不信任，始终验证。请基于这一理念，设计一套在微服务编排与伸缩过程中，能全方位保障安全的防护体系，需涵盖网络、身份、数据等多个层面的安全机制设计。

Answer 1

网络层面

1. 微隔离：
   • 在微服务环境中，采用软件定义网络（SDN）技术实现微隔离。为每个微服务或一组相关微服务划分独立的网络区域，限制不同微服务之间的网络流量，仅允许经过授权的通信。例如，使用Calico等开源网络方案，通过定义精细的网络策略，只有特定的服务之间才能进行通信，如用户认证服务只能与用户相关业务微服务通信。
   • 对南北向流量（外部到内部及内部到外部）进行严格的访问控制，部署防火墙规则，限制外部对内部微服务的访问，仅开放必要的端口和服务。例如，只允许外部Web流量访问对外暴露的API网关，其他微服务端口默认关闭。
2. 加密通信：
   • 所有微服务之间的通信使用传输层安全协议（TLS）进行加密。可以采用服务网格（如Istio）来自动管理和配置TLS证书，实现端到端的加密通信。在微服务注册到服务网格时，自动为其生成和配置证书，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
   • 对于外部连接，同样要求使用TLS加密，如API网关与外部客户端之间的通信，保证数据在公网传输的安全性。

身份层面

1. 强身份认证：
   • 采用多因素身份认证（MFA）机制，不仅依赖用户名和密码，还结合诸如短信验证码、硬件令牌、生物识别等方式。例如，开发人员在访问微服务管理平台时，除了输入用户名密码，还需通过手机获取验证码进行二次验证。
   • 对于服务间通信，使用基于令牌的身份认证方式。例如，在OAuth 2.0框架下，微服务之间通过获取访问令牌来验证对方身份。当一个微服务需要调用另一个微服务时，它首先从授权服务器获取令牌，然后在请求中携带该令牌，被调用的微服务通过与授权服务器验证令牌的有效性来确认调用者身份。
2. 细粒度授权：
   • 基于角色的访问控制（RBAC），根据微服务的功能和业务需求定义不同的角色，每个角色被赋予特定的权限集合。例如，定义“数据读取角色”，该角色只能对特定的数据微服务进行读取操作，而“数据写入角色”具有写入权限。
   • 基于属性的访问控制（ABAC），根据用户或服务的属性（如部门、地域、服务类型等）来授予权限。例如，只有位于特定地域的微服务才能访问某些敏感数据，或者只有属于特定部门的开发人员才能对特定微服务进行更新操作。

数据层面

1. 数据分类分级：
   • 对微服务所处理的数据进行分类分级，如分为公开数据、内部数据、敏感数据等不同级别。例如，用户的基本信息可能属于内部数据，而用户的财务信息属于敏感数据。
   • 根据数据的分类分级制定不同的安全策略。对于敏感数据，采用更严格的访问控制和加密措施。
2. 数据加密：
   • 对于静态数据，采用磁盘加密技术（如Linux下的dm - crypt，Windows下的BitLocker）对存储微服务数据的磁盘进行加密，确保数据在存储过程中的安全性。
   • 对于动态数据，在微服务处理数据的过程中，对关键数据字段进行加密处理。例如，在用户登录微服务时，对用户输入的密码字段在前端就进行加密处理，传输到后端微服务后再进行解密验证。
3. 数据审计：
   • 建立数据审计机制，记录微服务对数据的所有访问操作，包括访问时间、访问者身份、访问的数据内容、操作类型（读、写、修改等）。通过审计日志，可以及时发现异常的数据访问行为，如非授权的数据读取或大量数据的异常删除操作。
   • 定期对审计日志进行分析，利用机器学习或规则引擎技术，发现潜在的数据安全威胁和合规风险。例如，通过分析日志发现某个微服务在短时间内频繁读取大量敏感数据，可能存在数据泄露风险，及时进行调查和处理。