面试题：安全认证之JWT在API网关中的基本应用

Question

请简述在基于JWT的API网关设计中，如何实现用户身份验证和权限控制的基本流程。并且说明JWT的结构组成以及每个部分的作用。

Answer 1

用户身份验证和权限控制基本流程

1. 用户登录：用户在客户端输入用户名和密码，发送登录请求到认证服务器。
2. 认证：认证服务器验证用户名和密码。若正确，根据用户信息生成包含用户身份及权限信息的JWT。
3. 返回JWT：认证服务器将生成的JWT返回给客户端。
4. 客户端存储JWT：客户端收到JWT后，通常存储在本地（如localStorage、sessionStorage或cookie）。
5. API请求：客户端在后续请求API时，将JWT放在请求头（如Authorization: Bearer ）中发送给API网关。
6. 网关验证JWT：API网关接收到请求，提取JWT并验证其有效性（如签名验证、过期时间检查）。若无效，返回未授权错误。
7. 权限检查：若JWT有效，API网关从JWT中提取权限信息，检查用户是否有权限访问请求的资源。若有权限，将请求转发到后端服务；否则返回权限不足错误。

JWT结构组成及作用

JWT由三部分组成，通过点（.）分隔：Header（头部）、Payload（负载）、Signature（签名）。

1. Header（头部）：
   • 作用：包含两部分信息，一是令牌的类型，通常为JWT；二是使用的签名算法，如HMAC SHA256或RSA。这部分告知接收者如何验证签名。
   • 示例：{"alg": "HS256", "typ": "JWT"}
2. Payload（负载）：
   • 作用：存放用户相关的声明（claims）信息，这些信息可以是用户身份信息、权限信息等。分为注册声明（如iss、exp等）、公共声明和私有声明。
   • 示例：{"sub": "1234567890", "name": "John Doe", "iat": 1516239022}
3. Signature（签名）：

   • 作用：用于验证消息在传输过程中有没有被更改，并且，在使用私钥签名的情况下，还可以验证JWT的发送者身份。

   • 生成方式：需要使用编码后的Header、编码后的Payload、一个密钥（secret）和Header中指定的签名算法来生成。