深入聊聊微服务架构的身份认证问题

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基于 Session 的认证应该是最常用的一种认证机制了。用户登录认证成功后，将用户相关数据存储到 Session 中，单体应用架构中，默认 Session 会存储在应用服务器中，并且将 Session ID 返回到客户端，存储在浏览器的 Cookie 中。

但是在分布式架构下，Session 存放于某个具体的应用服务器中自然就无法满足使用了，简单的可以通过 Session 复制或者 Session 粘制的方案来解决。

Session 复制依赖于应用服务器，需要应用服务器有 Session 复制能力，不过现在大部分应用服务器如 Tomcat、JBoss、WebSphere 等都已经提供了这个能力。

除此之外，Session 复制的一大缺陷在于当节点数比较多时，大量的 Session 数据复制会占用较多网络资源。Session 粘滞是通过负载均衡器，将统一用户的请求都分发到固定的服务器节点上，这样就保证了对某一用户而言，Session 数据始终是正确的。不过这种方案依赖于负载均衡器，并且只能满足水平扩展的集群场景，无法满足应用分割后的分布式场景。

在微服务架构下，每个微服务拆分的粒度会很细，并且不只有用户和微服务打交道，更多还有微服务间的调用。这个时候上述两个方案都无法满足，就要求必须要将 Session 从应用服务器中剥离出来，存放在外部进行集中管理。可以是数据库，也可以是分布式缓存，如 Memchached、Redis 等。这正是 David Borsos 建议的第二种方案，分布式 Session 方案。

基于 Token 的认证

随着 Restful API、微服务的兴起，基于 Token 的认证现在已经越来越普遍。Token 和 Session ID 不同，并非只是一个 key。Token 一般会包含用户的相关信息，通过验证 Token 就可以完成身份校验。像 Twitter、微信、QQ、GitHub 等公有服务的 API 都是基于这种方式进行认证的，一些开发框架如 OpenStack、Kubernetes 内部 API 调用也是基于 Token 的认证。基于 Token 认证的一个典型流程如下：

1. 用户输入登录信息（或者调用 Token 接口，传入用户信息），发送到身份认证服务进行认证（身份认证服务可以和服务端在一起，也可以分离，看微服务拆分情况了）。

2. 身份验证服务验证登录信息是否正确，返回接口（一般接口中会包含用户基础信息、权限范围、有效时间等信息），客户端存储接口，可以存储在 Session 或者数据库中。

3. 用户将 Token 放在 HTTP 请求头中，发起相关 API 调用。

4. 被调用的微服务，验证 Token 权限。

5. 服务端返回相关资源和数据。

基于 Token 认证的好处如下：

1. 服务端无状态：Token 机制在服务端不需要存储 session 信息，因为 Token 自身包含了所有用户的相关信息。

2. 性能较好，因为在验证 Token 时不用再去访问数据库或者远程服务进行权限校验，自然可以提升不少性能。

3. 支持移动设备。

4. 支持跨程序调用，Cookie 是不允许垮域访问的，而 Token 则不存在这个问题。

下面会重点介绍两种基于 Token 的认证方案 JWT/Oauth2.0。

JWT 介绍

JSON Web Token（JWT）是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于 JSON 的开放标准（RFC 7519）。来自 JWT RFC 7519 标准化的摘要说明：JSON Web Token 是一种紧凑的，URL 安全的方式，表示要在双方之间传输的声明。JWT 一般被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取资源，也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息，该 Token 也可直接被用于认证，也可被加密。

JWT 认证流程

1. 客户端调用登录接口（或者获取 token 接口），传入用户名密码。

2. 服务端请求身份认证中心，确认用户名密码正确。

3. 服务端创建 JWT，返回给客户端。

4. 客户端拿到 JWT，进行存储（可以存储在缓存中，也可以存储在数据库中，如果是浏览器，可以存储在 Cookie 中）在后续请求中，在 HTTP 请求头中加上 JWT。

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