16、微服务安全与REST客户端开发全解析

微服务安全与REST客户端开发全解析

在现代微服务开发中，安全性和高效的服务调用是至关重要的。本文将深入探讨微服务开发中的多个关键技术，包括JWT公钥配置、Jakarta Security安全机制、MicroProfile REST Client的使用以及如何利用MicroProfile OpenAPI来文档化RESTful API。

1. JWT公钥配置

在微服务架构中，JSON Web Token（JWT）是一种常用的身份验证和授权方式。而配置合适的公钥格式对于确保JWT的安全性至关重要。目前，MicroProfile JWT Auth规范支持两种公钥格式：PEM格式的公钥加密标准#8和JSON Web Key（JWK）。

1.1 PEM格式公钥配置

要配置PEM格式的公钥，需要设置以下MicroProfile Config属性：

mp.jwt.verify.publickey.location=/META-INF/publicKey.pem
mp.jwt.verify.publickey.format=PEM

其中， mp.jwt.verify.publickey.location 属性的值必须是指向PEM编码公钥文件的路径，该文件可以位于应用程序的资源目录中。以下是一个PEM编码公钥的示例：

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIICIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAg8AMIICCgKCAgEAuYP6FyP/cTmVnxE1JXs+
5ySE+FNxztk0aDV8pPiwoZmxIkcH2QYP1XCfY16/m05zt6nEJbDP7OiWl57bFmuG
KTPvfOHXlh17UfStys ...
-----END PUBLIC KEY-----

1.2 JWK格式公钥配置

JSON Web Key（JWK）是一种用JavaScript对象表示的加密密钥。JWK Set则是一组JWK的JSON数据结构。要配置JWK Set，需要设置以下MicroProfile Config属性：

mp.jwt.verify.publickey.location=/META-INF/jwkset.json
mp.jwt.verify.publickey.format=JWKSET

mp.jwt.verify.publickey.location 属性的值必须是指向JWK Set文件的路径，该文件同样可以位于应用程序的资源目录中。以下是一个JWK Set的示例：

{
"kty":"RSA",
"key":"-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIICIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAg8AMIICCgKCAgEAuYP6FyP/cTmVnxE1JXs+5ySE+FNxztk
0aDV8pPiwoZmxIkcH2QYP1XCfY16/m05zt6nEJbDP7OiWl57bFmuGKTPvfOHXlh17UfStys...
-----END PUBLIC KEY-----",
"e":"AQAB",
"d":"https://www.example.com/key-store.jks"
}

2. Jakarta EE安全规范

Jakarta EE安全规范定义了多种保护Web服务的机制，包括基本认证、摘要认证和表单认证，同时还支持为RESTful Web服务配置SSL。

2.1 认证机制

• 表单认证 ：这是Web上最常见的用户认证方式。用户会看到一个登录表单，输入用户名和密码。如果凭证有效，用户将被授予访问受保护资源的权限。
• 基本认证 ：在HTTP基本认证中，Web服务器会提示用户输入用户名和密码，服务器会验证这些凭证。如果凭证有效，用户将被授予访问受保护资源的权限。不过，HTTP基本认证会以明文形式传输用户名和密码，安全性不如表单认证。但可以结合HTTPS使用，以保护凭证不被攻击者拦截。
• 摘要认证 ：与基本认证类似，但密码不会以明文形式发送。而是计算密码的单向哈希值并发送到服务器，服务器会计算接收到的密码的哈希值并与发送的哈希值进行比较。如果匹配，则认为用户已通过认证。
• 自定义认证 ：允许开发者编写自己的认证代码，这是保护Servlet最灵活的方式。

2.2 配置示例

以下是在 web.xml 文件中配置HTTP基本认证的示例：

<security-constraint>
    <web-resource-collection>
        <web-resource-name>secured</web-resource-name>
        <url-pattern>/*</url-pattern>
    </web-resource-collection>
    <auth-constraint>
        <role-name>user</role-name>
    </auth-constraint>
</security-constraint>
<login-config>
    <auth-method>BASIC</auth-method>
    <realm-name>default</realm-name>
</login-config>

配置完成后，可以使用浏览器或 curl 工具来访问受保护的资源。例如，使用 curl 工具的命令如下：

curl -u user:password http://localhost:8080/secured

3. MicroProfile REST Client

MicroProfile REST Client是一个规范，定义了一组用于构建REST客户端的API和注解，提供了一种类型安全的方式来调用RESTful服务。

3.1 添加依赖

如果使用Maven构建应用程序，需要添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.microprofile</groupId>
    <artifactId>microprofile</artifactId>
    <version>5.0</version>
    <type>pom</type>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

或者直接使用REST客户端依赖：

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.microprofile.rest-client</groupId>
    <artifactId>microprofile-rest-client-api</artifactId>
    <version>1.4</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

3.2 配置REST客户端

首先，使用 @RegisterRestClient 注解来注册客户端接口：

@RegisterRestClient
(configKey = "systemClient", baseUri="http://localhost:9080/api/products")
public interface ProductsClient implements Autoclosable{
    // methods go here
}

然后，可以使用MicroProfile Config来配置URI。在项目中添加一个名为 src/main/webapp/META-INF/microprofile-config.properties 的配置文件，示例配置如下：

systemClient/mp-rest/uri=http://localhost:9080/system

3.3 REST客户端接口示例

以下是一个REST客户端接口的示例：

@RegisterRestClient
(configKey = "systemClient", baseUri="http://localhost:9080/api/products")
@RegisterProvider(UnknownUriExceptionMapper.class)
@Path("/products")
@Produces("application/json")
@Consumes("application/json")
public interface ProductsClient implements AutoClosable{
    @GET
    List<User> getProducts();
    @GET
    @Path("/{productId}")
    Product getProduct(@PathParam("productId") String productId);
    @POST
    Response createProduct(@HeaderParam("Authorization") String authorization, Product product);
    @PUT
    @Path("/{productId}")
    Response updateProduct(@BeanParam PutProduct putProduct, Product product);
    @DELETE
    @Path("/{productId}")
    Response deleteProduct(@CookieParam("AuthToken") String authorization, @PathParam("productId") String productId);
}

以下是 PutProduct 类的定义：

public class PutProduct {
    @HeaderParam("Authorization")
    private String authorization;
    @PathParam("productId")
    private String productId;
    // getters, setters, constructors omitted
}

4. 利用MicroProfile OpenAPI文档化RESTful API

在开发RESTful API时，良好的文档对于开发者理解和使用API至关重要。MicroProfile OpenAPI提供了一种简单的方式来文档化REST API。

4.1 添加依赖

要使用MicroProfile OpenAPI来文档化JAX-RS REST API，首先需要在项目中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.microprofile.openapi</groupId>
    <artifactId>microprofile-openapi-api</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

4.2 配置OpenAPI文档

使用 @OpenAPIDefinition 注解来配置OpenAPI文档：

import jakarta.ws.rs.GET;
import jakarta.ws.rs.Path;
import org.eclipse.microprofile.openapi.annotations.Operation;
import org.eclipse.microprofile.openapi.annotations.tags.Tag;
import org.eclipse.microprofile.openapi.annotations.OpenAPIDefinition;
import org.eclipse.microprofile.openapi.annotations.info.Info;
import org.eclipse.microprofile.openapi.annotations.servers.Server;

@OpenAPIDefinition(
    info = @Info(
        title = "Products API",
        version = "1.0.0",
        description = "This is Products API."
    ),
    servers = {
        @Server(url = "/api")
    }
)
@Path("/greeting")
public class GreetingResource {
    @GET
    @Operation(summary = "Say hello", tags = {"greeting"})
    public String sayHello() {
        return "Hello";
    }
}

通过以上步骤，我们可以看到在微服务开发中，从JWT公钥配置到安全机制的应用，再到REST客户端的构建以及API文档化，每个环节都有其重要性和具体的实现方法。合理运用这些技术，可以提高微服务的安全性和开发效率。

总结

本文详细介绍了微服务开发中的多个关键技术，包括JWT公钥配置、Jakarta Security安全机制、MicroProfile REST Client的使用以及MicroProfile OpenAPI文档化RESTful API。通过对这些技术的深入理解和应用，可以构建出更加安全、高效的微服务系统。

流程图

graph LR
    A[开始] --> B[JWT公钥配置]
    B --> B1[PEM格式]
    B --> B2[JWK格式]
    B1 --> C[Jakarta EE安全规范]
    B2 --> C
    C --> C1[表单认证]
    C --> C2[基本认证]
    C --> C3[摘要认证]
    C --> C4[自定义认证]
    C1 --> D[MicroProfile REST Client]
    C2 --> D
    C3 --> D
    C4 --> D
    D --> D1[添加依赖]
    D --> D2[配置客户端]
    D --> D3[定义接口]
    D1 --> E[MicroProfile OpenAPI文档化API]
    D2 --> E
    D3 --> E
    E --> E1[添加依赖]
    E --> E2[配置文档]
    E1 --> F[结束]
    E2 --> F

表格

技术	描述
JWT公钥配置	支持PEM和JWK格式，确保JWT的安全性
Jakarta EE安全规范	提供多种认证机制，保护Web服务
MicroProfile REST Client	类型安全的REST客户端调用方式
MicroProfile OpenAPI	用于文档化RESTful API

微服务安全与REST客户端开发全解析

5. 各技术的综合应用案例

为了更好地理解上述技术的综合应用，我们来看一个完整的示例，假设我们要开发一个简单的产品管理系统。

5.1 整体架构

• 认证与授权 ：使用Jakarta EE安全规范中的表单认证来保护产品管理系统的访问。
• 服务调用 ：利用MicroProfile REST Client来调用远程的产品服务。
• API文档 ：使用MicroProfile OpenAPI来文档化产品管理系统的RESTful API。

5.2 具体实现步骤

1. JWT公钥配置
   • 选择PEM格式的公钥，在 src/main/resources/META-INF 目录下创建 publicKey.pem 文件，并将公钥信息填入。
   • 在配置文件中设置：

mp.jwt.verify.publickey.location=/META-INF/publicKey.pem
mp.jwt.verify.publickey.format=PEM

2. Jakarta EE安全规范配置
   • 在 web.xml 文件中配置表单认证：

<security-constraint>
    <web-resource-collection>
        <web-resource-name>productManagement</web-resource-name>
        <url-pattern>/products/*</url-pattern>
    </web-resource-collection>
    <auth-constraint>
        <role-name>admin</role-name>
    </auth-constraint>
</security-constraint>
<login-config>
    <auth-method>FORM</auth-method>
    <form-login-config>
        <form-login-page>/login.jsp</form-login-page>
        <form-error-page>/error.jsp</form-error-page>
    </form-login-config>
</login-config>
<security-role>
    <role-name>admin</role-name>
</security-role>

3. MicroProfile REST Client配置
   • 添加依赖：

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.microprofile.rest-client</groupId>
    <artifactId>microprofile-rest-client-api</artifactId>
    <version>1.4</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

- 定义REST客户端接口：

@RegisterRestClient
(configKey = "productClient", baseUri="http://localhost:9080/api/products")
@Path("/products")
@Produces("application/json")
@Consumes("application/json")
public interface ProductClient {
    @GET
    List<Product> getProducts();
    @GET
    @Path("/{productId}")
    Product getProduct(@PathParam("productId") String productId);
    @POST
    Response createProduct(@HeaderParam("Authorization") String authorization, Product product);
    @PUT
    @Path("/{productId}")
    Response updateProduct(@BeanParam PutProduct putProduct, Product product);
    @DELETE
    @Path("/{productId}")
    Response deleteProduct(@CookieParam("AuthToken") String authorization, @PathParam("productId") String productId);
}

4. MicroProfile OpenAPI文档化API
   • 添加依赖：

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.microprofile.openapi</groupId>
    <artifactId>microprofile-openapi-api</artifactId>
    <version>1.0.0</version>
</dependency>

- 配置OpenAPI文档：

@OpenAPIDefinition(
    info = @Info(
        title = "Product Management API",
        version = "1.0.0",
        description = "This is a product management API."
    ),
    servers = {
        @Server(url = "/api")
    }
)
@Path("/products")
public class ProductResource {
    @Inject
    @RestClient
    private ProductClient productClient;

    @GET
    @Operation(summary = "Get all products", tags = {"products"})
    public List<Product> getProducts() {
        return productClient.getProducts();
    }

    @GET
    @Path("/{productId}")
    @Operation(summary = "Get a product by ID", tags = {"products"})
    public Product getProduct(@PathParam("productId") String productId) {
        return productClient.getProduct(productId);
    }

    @POST
    @Operation(summary = "Create a new product", tags = {"products"})
    public Response createProduct(Product product) {
        return productClient.createProduct(null, product);
    }

    @PUT
    @Path("/{productId}")
    @Operation(summary = "Update an existing product", tags = {"products"})
    public Response updateProduct(@PathParam("productId") String productId, Product product) {
        PutProduct putProduct = new PutProduct();
        putProduct.setProductId(productId);
        return productClient.updateProduct(putProduct, product);
    }

    @DELETE
    @Path("/{productId}")
    @Operation(summary = "Delete a product by ID", tags = {"products"})
    public Response deleteProduct(@PathParam("productId") String productId) {
        return productClient.deleteProduct(null, productId);
    }
}

6. 技术优势总结

技术	优势
JWT公钥配置
- 支持多种公钥格式，提高了系统的灵活性和安全性。
- 确保JWT的签名验证，防止令牌被篡改。
Jakarta EE安全规范
- 提供多种认证机制，满足不同场景的安全需求。
- 可以灵活配置安全约束，保护敏感资源。
MicroProfile REST Client
- 类型安全的REST客户端调用方式，减少了开发中的错误。
- 方便配置和使用，提高了开发效率。
MicroProfile OpenAPI
- 自动生成API文档，方便开发者理解和使用API。
- 提高了API的可维护性和可读性。

7. 实际应用中的注意事项

• 安全方面
  • 在使用基本认证时，务必结合HTTPS，避免用户名和密码被拦截。
  • 定期更新JWT公钥，防止密钥泄露带来的安全风险。
• 性能方面
  • 合理配置MicroProfile REST Client的连接超时和重定向策略，避免因网络问题导致的性能下降。
  • 对于频繁调用的REST服务，可以考虑使用缓存机制。
• 开发方面
  • 在使用MicroProfile OpenAPI时，确保注解的正确使用，否则可能导致文档生成错误。
  • 对于自定义认证，要进行充分的测试，确保认证逻辑的正确性。

流程图

graph LR
    A[开始开发产品管理系统] --> B[JWT公钥配置]
    B --> C[Jakarta EE安全规范配置]
    C --> D[MicroProfile REST Client配置]
    D --> E[MicroProfile OpenAPI文档化API]
    E --> F[完成开发]
    F --> G[安全检查]
    G --> H[性能优化]
    H --> I[测试与部署]
    I --> J[结束]

总结

通过本文的介绍，我们详细了解了微服务开发中JWT公钥配置、Jakarta EE安全规范、MicroProfile REST Client和MicroProfile OpenAPI等关键技术。这些技术相互配合，可以构建出安全、高效、易于维护的微服务系统。在实际应用中，我们要根据具体需求选择合适的技术，并注意安全、性能和开发方面的问题。希望本文能为开发者在微服务开发中提供有价值的参考。