Spring Cloud中如何保证各个微服务之间调用的安全性?-技术圈

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导读：在微服务的架构下，系统会根据业务拆分为多个服务，各自负责单一的职责，在这样的架构下，我们需要确保各api的安全性，也就是说服务不是开放的，而是需要授权才可访问的，避免接口被不合法的请求所访问。

但是在在微服务集群中服务之间暴力的接口，或者对于第三方开放的接口如果不做及安全和认证，后果可想而知。

阅读下文之前思考几个问题：

如何在restTemplate远程调用请求增加添加统一认证？
服务认证如何规范加密和解密？
远程调用统一什么协议比较合适？

如下图，三个服务注册到同一个注册中心集群，服务A、B、C之间如果不做任何限制，服务之间的接口基本是互通的。

但是如果A、B、C之间要做服务认证该如何设计？如果外部定制集成服务D接入怎么保证服务的安全性？

怎么加认证信息？

假设服务A是组织架构服务，服务B是规则引擎服务，服务C是公式引擎服务，如果B、C请求A服务调用用户信息除了开放接口规定参数。我们如何加入权限认证信息。

目前市面上主要两种方案处理

请求体Body中加入参数校验 => SDK集成场景较多
请求头Header中加入认证信息 token

请求头Header中加入认证信息 token，如下图结构所示。

确定服务认证统一在request header 加X-SERVICE-NAME，在服务服务中我们不可能每个服务都会主动去管理基础认证信息，仔细阅读RestTemplate源码不难发现，RestTemplate实现接口InterceptingHttpAccessor，因此我们可以再定义自己的拦截器来统一处理。

▐ 拦截@FeignClient 客户端

feign远程调用请求增加头部信息处理，重新定义 RequestInterceptor

public class FeignApiInterceptor implements RequestInterceptor {

    /**
     * 统一处理feign的远程调用拦截
     */
    @Override
    public void apply(RequestTemplate requestTemplate) {
        // 远程调用请求增加头部信息处理(简写代码如下)
    requestTemplate.header("X-SERVICE-NAME", "...");
    }
}

▐ 拦截RestTemplate远程调用请求

RestTemplate 提供高度封装的接口，可以让我们非常方便地进行 Rest API 调用。常见的方法如下：

RestTemplate远程调用请求增加头部信息处理，统一处理处理restTemplate的请求拦截。

/**
 * restTemplate远程调用请求增加头部信息处理
 */
@Slf4j
public class RestApiHeaderInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {

    /**
     * 处理restTemplate的请求拦截
     */
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        try {
            HttpHeaders headers = request.getHeaders();
            
            // 远程调用请求增加头部信息处理(简写代码如下)
      requestTemplate.header("X-SERVICE-NAME", "...");
            
            ClientHttpResponse response = execution.execute(request, body);
            
            // 加入链路深度Deep
            // ....
            return response;
        } finally {
            // do something
        }
    }
}

▐ 服务注册客户端配置

@Configuration
@EnableFeignClients(basePackages = NamingConstant.BASE_PACKAGE)
public class DiscoveryClientConfig {
    
    //......
    
    /**
     * feign请求拦截器
     */
    @Bean
    public RequestInterceptor feignInterceptor() {
        return new FeignApiInterceptor();
    }
    
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(HttpClient httpClient,
                                     Environment environment) {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        restTemplateBuilder.configure(restTemplate);
        restTemplate.setRequestFactory(buildFactory(httpClient, environment));
        // 加入自定义拦截器
        restTemplate.getInterceptors().add(new RestApiHeaderInterceptor());
        return restTemplate;
    }
    
}

拓展补充：

在处理RestTemplate的请求拦截的时候我们也可以追加链路追踪日志，具体对于链路日志的拓展可查阅《微服务分布式架构中，如何实现日志链路跟踪？》

简写代码

@Slf4j
public class RestApiHeaderInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {

    /**
     * 处理restTemplate的请求拦截
     */
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        try {
            // 远程调用请求增加头部信息处理
            ClientHttpResponse response = execution.execute(request, body);
            // 获取传递线程变量
            Collection<String> values = response.getHeaders()
                    .get(TraceUtil.TRACE_RPCCOUNT);
            if (!CollectionUtils.isEmpty(values)) {
                int value = Integer.valueOf(values.iterator().next());
                // 链路深度追加
                TraceUtil.getRpcCounter().addAndGet(value + 1);
            }
            return response;
        } finally {
            // 是否开启链路追踪
            if (TraceUtil.isTraceLoggerOn()) {
                // 输出链路日志(接口耗时)
                TraceUtil.log(StringHelper.join("dt:", System.currentTimeMillis() - startTime,
                        ", TRACE-RPC-", request.getMethod(),
                        ", URI:", request.getURI()));
            }
        }
    }
}

针对与validateToken方法这里就不做展开，对于加密方式大同小异，根据自己项目情况来定。

怎么接收认证信息？

读过Spring-Web源码应该知道OncePerRequestFilter过滤器基类，旨在保证在任何 servlet 容器上每个请求分派一次执行。它提供了一个带有 HttpServletRequest 和 HttpServletResponse 参数的doFilterInternal方法，详细用法可阅读源码。

另一种也出现在它自己的线程中的调度类型是ERROR 。如果子类希望静态声明是否应该在错误调度期间调用一次，它们可以覆盖shouldNotFilterErrorDispatch() 。

getAlreadyFilteredAttributeName方法确定如何识别请求已被过滤。默认实现基于具体过滤器实例的配置名称。

▐ 定义基础过滤器

public abstract class BaseWebFilter extends OncePerRequestFilter {

    /**
     * 返回类名，避免filter不被执行
     */
    @Override
    protected String getFilterName() {
        return null;
    }
}

过滤器定义虚拟类，继承自接口的过滤器。如果声明为springbean，他自动加载到请求过滤链（因为继承了GenericFilterBean接口，spring默认把继承此类的过滤器bean加到web过滤链）中，通过注解@order定义其优先级如果不申明为springbean，又要加入到过滤链中，可以通过FilterRegistrationBean定义，并指定优先级。

▐ 封装拦截 ApiValidationFilter

@Override
public BaseWebFilter getFilterInstance() {
    return new BaseWebFilter() {
        @Override
        protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request,
                                        HttpServletResponse response, FilterChain chain)
            throws ServletException, IOException {
            // 拦截校验
            if (validateToken(request)) {
                // 校验通过执行下一个lan'j
                chain.doFilter(request, response);
            } else {
                // 封装统一认证失败返回信息
                response.setStatus(401);
                response.setCharacterEncoding(
                    Charset.defaultCharset().displayName());
                response.setContentType(
                    MimeTypeUtils.APPLICATION_JSON.toString());
                response.getWriter().println(JsonUtil.toJsonString(Response
                                                                   .err("status.401")));
            }
        }
    };
}

针对与validateToken方法这里就不做展开，对于加密方式大同小异，根据自己项目情况来定。

private boolean validateToken(HttpServletRequest request) {
    if (!needValidate(request)) {
      return true;
    }
    String security = resolveToken(request);
    if (security == null) {
      log.info("验证信息缺失，请求地址：{}", request.getRequestURI());
      return false;
    }
    try {
      // 解析security加密规则
      return true;
    } catch (Exception e) {
      log.info("验证信息无效：{}，请求地址：{}", security, request.getRequestURI());
      return false;
    }
  }

总结

回顾整个方案设计与实现，大致可分为以下几个步骤

参数加入位置：请求头Header还是请求体Body
确定加入范围：@FeignClient客户端、构建RestTemplate以及集成服务远程接口调用
确定拦截位置：Web线程拦截器，用于统一处理线程变量，该过滤器执行顺序早于springsecurity的过滤器
确定加密/解密方式：加密字符串和解密

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