微服务中的服务网格Sidecar代理与请求认证（Request Authentication）机制

描述
在微服务架构中，请求认证是确保服务间通信安全的核心机制。服务网格通过Sidecar代理实现透明的请求认证，无需业务代码修改。其核心问题包括：如何拦截请求、如何验证身份凭证（如JWT或mTLS证书）、如何传递认证上下文到业务服务。本知识点将逐步解析Sidecar代理在请求认证中的角色、工作流程及关键技术细节。

解题过程

1. 认证机制的类型与Sidecar的适配

   • 认证类型：服务网格通常支持两种认证：
     • 传输层认证：基于mTLS（双向TLS），验证服务身份（如证书合法性），确保通道安全。
     • 应用层认证：基于JWT、API Key等令牌，验证请求的发起者（用户或服务）权限。
   • Sidecar角色：Sidecar代理作为通信中介，可同时处理这两类认证。例如，Istio通过PeerAuthentication（传输层）和RequestAuthentication（应用层）资源配置策略。

2. 认证流程的拦截与策略加载

   • 流量拦截：Sidecar通过iptables/ebpf等技术透明劫持进出容器的流量，所有请求先经过Sidecar代理。
   • 策略同步：控制平面（如Istiod）将认证策略下发给Sidecar。例如，配置规则指定某服务必须验证JWT令牌，Sidecar加载策略到本地缓存。

3. 传输层认证（mTLS）的实现

   • 证书管理：控制平面自动为每个服务实例签发证书（如通过SPIFFE标准），Sidecar代理负责证书轮换。
   • 握手过程：
     1. 服务A的Sidecar向服务B的Sidecar发起TLS连接，交换证书。
     2. 双方验证证书的签名、有效期及身份信息（如服务账户）。
     3. 验证通过后建立加密通道，后续通信均基于mTLS。
   • 透明化：业务服务无感知，Sidecar自动处理加解密。

4. 应用层认证（如JWT）的验证逻辑

   • 令牌提取：Sidecar拦截HTTP请求，从Header（如Authorization: Bearer <token>）提取JWT。
   • 验证步骤：
     1. 签名验证：使用预配置的公钥（来自身份提供商）验证JWT签名有效性。
     2. 声明检查：校验令牌过期时间（exp）、受众（aud）、颁发者（iss）等字段。
   • 策略执行：若验证失败，Sidecar直接返回401/403状态码；若成功，将认证信息（如用户ID）注入请求头（如x-user-id）传递给业务服务。

5. 认证上下文的传递与授权集成

   • 上下文传递：Sidecar将认证结果（如mTLS中的服务身份、JWT中的用户信息）通过请求头（如x-forwarded-client-cert）透传给业务服务，避免重复验证。
   • 与授权联动：认证通过后，Sidecar可进一步执行授权检查（如基于RBAC），确保请求有权访问目标API。

6. 故障处理与性能优化

   • 降级策略：可配置“宽容模式”，允许认证失败的请求继续传递（由业务服务处理），避免网格配置错误导致服务中断。
   • 缓存优化：JWT验证结果可缓存于Sidecar，减少公钥查询开销；mTLS会话复用降低握手延迟。

总结
Sidecar代理通过拦截流量、加载策略、执行认证逻辑及传递上下文，实现了服务间通信的零信任安全。其核心价值在于将认证逻辑从业务代码解耦，提供统一、可观测的安全层。实际应用中需注意证书管理、策略灰度发布等运维复杂性。