面试题：安全认证之专家难度：设计融合OAuth和JWT的认证架构

Question

假设你正在开发一个大型分布式微服务系统，要求同时兼顾第三方登录功能（类似OAuth场景）和服务间高效安全通信（类似JWT场景），请设计一个融合OAuth和JWT的认证架构，并详细说明架构中各部分的作用、交互流程以及如何确保整体的安全性和可扩展性。

Answer 1

认证架构设计

1. 认证服务器（Identity Server）
   • 作用：负责处理第三方登录请求（OAuth流程）和颁发JWT令牌。管理用户身份信息、第三方登录配置（如与Google、Facebook等的对接配置）。验证用户在第三方登录时的身份，并生成包含用户身份及权限信息的JWT令牌。
   • 安全性：采用安全的通信协议（如HTTPS），对自身进行严格的访问控制，只有授权的客户端才能请求第三方登录或获取令牌。对数据库存储的用户信息进行加密处理。
   • 可扩展性：可以通过负载均衡技术（如Nginx）进行横向扩展，以应对大量的登录请求。
2. 客户端应用
   • 作用：发起第三方登录请求，将用户重定向到认证服务器的第三方登录端点。接收认证服务器返回的JWT令牌，并在后续与其他微服务通信时，将JWT令牌包含在请求头中。
   • 安全性：对存储在本地的JWT令牌进行安全存储，如使用HTTPS确保传输安全，采用安全的本地存储方式（如HttpOnly Cookie）防止令牌被窃取。
   • 可扩展性：客户端应用可以独立部署和扩展，根据业务需求增加实例数量。
3. 微服务
   • 作用：验证接收到的JWT令牌的有效性，根据令牌中的用户身份和权限信息，决定是否处理请求。与认证服务器进行必要的交互（如令牌验证、权限更新等）。
   • 安全性：使用JWT库对令牌进行严格验证，包括签名验证、过期时间验证等。与认证服务器的通信采用安全协议。
   • 可扩展性：每个微服务可以独立进行水平扩展，根据业务负载增加实例数量。
4. 第三方身份提供商（如Google、Facebook等）
   • 作用：在OAuth流程中，负责验证用户在其平台上的身份，并向认证服务器提供用户身份信息。
   • 安全性：遵循OAuth标准协议确保通信安全，自身有完善的安全机制保护用户数据。
   • 可扩展性：这些大型第三方平台自身具备高扩展性，能够应对大量请求。

交互流程

1. 第三方登录流程
   • 客户端应用发起第三方登录请求。
   • 认证服务器将用户重定向到第三方身份提供商。
   • 第三方身份提供商验证用户身份，若成功，将用户信息返回给认证服务器。
   • 认证服务器生成JWT令牌，并返回给客户端应用。
2. 服务间通信流程
   • 客户端应用携带JWT令牌向微服务发送请求。
   • 微服务接收到请求后，验证JWT令牌的有效性。
   • 若令牌有效，微服务处理请求并返回响应；若无效，返回错误信息。

确保安全性和可扩展性

1. 安全性
   • 数据传输：整个系统采用HTTPS协议进行通信，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。
   • 令牌管理：JWT令牌使用强加密算法进行签名，认证服务器和微服务严格验证令牌的签名、过期时间等信息。
   • 访问控制：认证服务器和微服务都设置严格的访问控制策略，只有授权的请求才能访问。
2. 可扩展性
   • 水平扩展：认证服务器、客户端应用和微服务都可以通过负载均衡技术进行水平扩展，以应对不断增长的业务需求。
   • 分布式架构：采用分布式架构，各个组件独立部署和运行，便于根据实际需求进行灵活扩展。