面试题：微服务架构中常见的服务认证方式有哪些及如何选择

Question

在微服务架构下，阐述常见的服务认证方式，例如OAuth 2.0、JWT等，并说明在不同场景中应如何选择合适的认证方式以保障服务安全性。

Answer 1

常见服务认证方式

1. OAuth 2.0：
   • 原理：OAuth 2.0是一种授权框架，允许第三方应用在用户授权的情况下访问用户在另一个服务中的资源，而无需第三方应用获取用户的凭据。它涉及多个角色，如资源所有者（用户）、资源服务器、客户端（第三方应用）和授权服务器。
   • 优点：
     • 广泛应用，许多大型平台如Google、Facebook等都支持，便于集成。
     • 支持多种授权模式，如授权码模式、隐式授权模式、客户端凭证模式等，可适应不同场景。
     • 分离了认证和授权，使得授权流程更灵活。
   • 缺点：
     • 协议相对复杂，实现成本较高。
     • 涉及多个交互步骤，增加了安全风险点。
2. JWT（JSON Web Token）：
   • 原理：JWT是一种用于在网络应用环境间传递声明的开放标准（RFC 7519）。它通常由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。头部包含令牌的类型和使用的哈希算法；载荷包含声明（claims），如用户信息等；签名用于验证令牌的完整性。
   • 优点：
     • 自包含，令牌本身包含了用户相关信息，无需每次请求都去查询数据库。
     • 简洁，传输数据量小，适合在HTTP头或URL中传递。
     • 跨语言支持好，只要支持JSON解析和相应的加密算法，任何语言都能使用。
   • 缺点：
     • 由于包含用户信息，令牌大小可能随着信息增多而增大。
     • 一旦签发，在有效期内无法主动使其失效，除非使用额外的机制，如黑名单。
3. 基本认证（Basic Authentication）：
   • 原理：客户端将用户名和密码使用Base64编码后放在HTTP请求的Authorization头中发送给服务器。服务器接收到请求后，解码Authorization头，获取用户名和密码，然后进行验证。
   • 优点：
     • 实现简单，HTTP标准协议的一部分，广泛支持。
     • 无需额外的服务器端配置（除了验证逻辑）。
   • 缺点：
     • 安全性较低，用户名和密码以明文编码传输，容易被截取和解码。
     • 每次请求都需要发送凭据，增加了传输负担和安全风险。
4. API密钥认证（API Key Authentication）：
   • 原理：服务器为每个客户端分配一个唯一的API密钥（通常是一个长字符串）。客户端在每次请求中包含这个API密钥，服务器通过验证密钥的有效性来确定请求是否合法。
   • 优点：
     • 简单直接，易于实现和管理。
     • 适用于内部系统之间的调用，或对安全性要求不是极高的公开API。
   • 缺点：
     • 密钥一旦泄露，攻击者可以无限制访问API。
     • 难以区分不同用户的权限，通常是基于应用级别的访问控制。

不同场景下认证方式的选择

1. 第三方应用授权场景：
   • 选择：OAuth 2.0
   • 原因：OAuth 2.0专为第三方应用授权设计，其多种授权模式可以满足不同类型第三方应用的需求。例如，对于Web应用，可以使用授权码模式，这种模式安全性较高，通过授权码换取访问令牌，并且可以刷新令牌。对于移动应用或JavaScript应用，隐式授权模式可直接在浏览器中获取令牌，但安全性相对较低，适用于对安全性要求不是极高且令牌有效期较短的场景。
2. 前后端分离且对性能要求较高的场景：
   • 选择：JWT
   • 原因：JWT自包含用户信息，前端在收到JWT后，每次请求直接在HTTP头中携带，后端无需再查询数据库来验证用户身份，减少了数据库查询开销，提高了性能。而且JWT跨语言支持好，适合前后端分离的多种技术栈组合。同时，可通过设置较短的有效期来降低安全风险，即使令牌泄露，在有效期过后也无法使用。
3. 内部微服务间简单交互场景：
   • 选择：API密钥认证或Basic Authentication
   • 原因：
     • API密钥认证：内部微服务间网络相对安全，API密钥认证实现简单，便于管理。通过为每个微服务分配唯一的API密钥，可快速实现服务间的认证。
     • Basic Authentication：如果内部微服务的安全机制较为简单，且对实现成本敏感，Basic Authentication由于其简单性也可作为选择。但需注意在传输过程中要使用HTTPS来保证用户名和密码的安全。
4. 对安全性要求极高且需要精细权限控制的场景：
   • 选择：OAuth 2.0结合JWT
   • 原因：OAuth 2.0负责处理复杂的授权流程，如用户登录、授权第三方应用等。而在获取到访问令牌后，可使用JWT作为承载令牌在微服务间传递。JWT的载荷部分可以包含详细的用户权限信息，便于微服务进行精细的权限控制。同时，可利用OAuth 2.0的刷新令牌机制来更新JWT，保证令牌的安全性和有效性。