面试题：安全认证：JWT在多租户系统中的基础应用

Question

在多租户系统中，简述JWT的工作原理，以及为何它适用于多租户场景下的安全认证？请说明JWT的组成部分及其在多租户系统身份验证中的作用。

Answer 1

JWT工作原理

1. 生成令牌：用户在客户端输入凭据（如用户名和密码），发送到认证服务器。认证服务器验证用户身份，如果合法，会根据用户信息生成一个JWT。这个JWT包含用户的身份信息以及其他相关元数据。
2. 传输令牌：认证服务器将生成的JWT返回给客户端。客户端在后续的请求中，会将JWT放在请求头（通常是Authorization头，格式为Bearer <token>）或者其他合适位置（如查询参数，但不推荐，因为不够安全）发送到资源服务器。
3. 验证令牌：资源服务器接收到请求及JWT后，会验证JWT的签名以确保令牌未被篡改。如果签名验证通过，资源服务器从JWT中解析出用户身份等信息，根据这些信息来决定是否授权此次请求。

适用于多租户场景的原因

1. 无状态：JWT使得认证过程无状态，资源服务器无需在服务端存储关于用户会话的任何信息，这对于多租户系统非常有利，因为不同租户的请求量可能很大，无状态可以减少服务端存储开销，并且易于横向扩展，多个服务器实例都可以独立验证JWT，处理不同租户请求。
2. 自包含：JWT包含了所有验证和授权所需的信息，如用户身份、租户信息、权限等。资源服务器可以直接从JWT中获取这些信息，无需再向认证服务器或其他存储服务进行额外查询，这提高了认证和授权的效率，特别适用于多租户环境下不同租户有不同访问规则的场景。
3. 跨域支持：在多租户系统中，不同租户的应用可能部署在不同的域下。JWT基于HTTP协议，通过请求头发送，很好地支持跨域场景，只要在不同域之间配置好CORS（跨域资源共享）策略，就可以在不同租户应用间传递和验证JWT。

JWT组成部分及其在多租户系统身份验证中的作用

1. 头部（Header）：
   • 内容：通常由两部分组成，令牌类型（如JWT）和所使用的签名算法（如HMAC SHA256或RSA）。例如：{ "alg": "HS256", "typ": "JWT" }，然后经过Base64Url编码形成JWT的第一部分。
   • 作用：在多租户系统中，头部告知资源服务器如何验证JWT的签名，不同租户可能使用不同的签名算法（虽然不常见，但理论上可行），资源服务器根据头部信息选择正确的验证方式。
2. 负载（Payload）：
   • 内容：是一个包含声明（claims）的JSON对象。这些声明可以是关于用户的信息（如用户ID、用户名）、租户信息（如租户ID、租户名称）、权限信息（如角色、可访问的资源列表）以及过期时间等。例如：{ "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "tenant_id": "tenant123", "role": "admin", "exp": 1679008992 }，然后经过Base64Url编码形成JWT的第二部分。
   • 作用：在多租户系统身份验证中，负载中的租户信息明确标识请求来自哪个租户，资源服务器可以根据租户ID等信息进行基于租户的授权决策，如不同租户有不同的资源访问权限。过期时间声明可以确保JWT在一定时间后失效，增强安全性。
3. 签名（Signature）：
   • 内容：为了创建签名部分，需要使用编码后的头部、编码后的负载、一个密钥（secret）和头部中指定的签名算法。例如，如果使用HMAC SHA256算法，签名将按如下方式创建：HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)。
   • 作用：在多租户系统中，签名用于验证JWT在传输过程中没有被篡改，同时确保JWT是由合法的认证服务器生成。资源服务器使用相同的密钥（如果是对称加密算法，如HS256）或对应公钥（如果是非对称加密算法，如RSA）来验证签名。不同租户的JWT可以使用不同密钥进行签名，进一步增强安全性和隔离性。