面试题：安全认证：JWT在云原生环境中如何实现基本的身份验证

Question

请阐述在云原生环境（如Kubernetes集群）中，使用JWT实现基本身份验证的一般流程和涉及的关键组件，包括如何在服务间传递JWT以及如何验证JWT的有效性。

Answer 1

一般流程

1. 用户登录：用户向认证服务（如登录端点）提供凭据（用户名和密码等）。
2. 生成JWT：认证服务验证用户凭据。若有效，则生成JWT，该JWT包含用户身份信息（如用户名、用户ID等）、权限信息（如角色）以及其他元数据（如过期时间等），并使用密钥对JWT进行签名。
3. 返回JWT：认证服务将生成的JWT返回给用户。
4. 使用JWT：用户在后续请求中，将JWT包含在请求头（通常是Authorization: Bearer <JWT>格式）中，发送到需要访问的服务。
5. 服务验证JWT：服务接收到请求后，提取JWT并验证其有效性（包括签名验证、过期时间验证等）。若验证通过，则处理请求；若不通过，则返回未授权错误。

关键组件

1. 认证服务：负责验证用户凭据并生成JWT。它需要维护用户信息（如数据库存储用户名和密码），并具备生成和签名JWT的能力。
2. 密钥管理：用于对JWT进行签名和验证签名。密钥需要妥善保管，防止泄露。可以使用集中式的密钥管理服务（KMS）来管理密钥。
3. 受保护服务：即需要进行身份验证的服务，它们从请求中提取JWT并验证其有效性。这些服务需要与密钥管理组件交互以验证签名。

在服务间传递JWT

1. 请求头传递：客户端将JWT放在请求头的Authorization字段中，以Bearer模式传递，如Authorization: Bearer <JWT>。当请求到达第一个服务后，该服务若需要调用其他服务，会将此JWT原封不动地传递到后续服务的请求头中。
2. 网关/代理传递：在Kubernetes集群中，可能存在网关或代理服务。客户端请求先到达网关/代理，网关/代理验证JWT有效性（可选步骤）后，将请求连同JWT转发到后端服务。后端服务间传递JWT方式与上述相同。

验证JWT有效性

1. 签名验证：服务使用与认证服务相同的密钥（或从密钥管理服务获取密钥）来验证JWT的签名。JWT库（如在Java中使用jjwt库，Python中使用PyJWT库）提供验证签名的方法，若签名验证失败，则JWT可能被篡改。
2. 过期时间验证：JWT中包含过期时间（exp字段），服务验证当前时间是否在过期时间之前。若当前时间超过过期时间，则JWT已失效。
3. 其他声明验证：根据业务需求，还可能验证JWT中的其他声明，如特定的权限声明、受众声明（aud）等。