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Authentifizierung zwischen Diensten

Neben der Authentifizierung von Endnutzeranfragen können Sie auch Dienste authentifizieren (nicht-menschliche Nutzer), die Anfragen an Ihre API senden. Auf dieser Seite wird erläutert, wie Sie Dienstkonten für die Authentifizierung für Personen oder Dienste verwenden.

Überblick

Zur Identifizierung eines Dienstes, der Anfragen an die API sendet, wird ein Dienstkonto verwendet. Mit dem privaten Schlüssel des Dienstkontos signiert der aufrufende Dienst ein sicheres JSON Web Token (JWT) und sendet es in der Anfrage an die API.

So implementieren Sie die Dienstkontoauthentifizierung in Ihrer API und im aufrufenden Dienst:

Erstellen Sie ein Dienstkonto und einen Schlüssel für den aufrufenden Dienst.
Fügen Sie in der API-Konfiguration für Ihren API-Gateway-Dienst Unterstützung für die Authentifizierung hinzu.
Ergänzen Sie den Code des aufrufenden Dienstes so, dass:
- ein JWT erstellt und mit dem privaten Schlüssel des Dienstkontos signiert wird und
- das signierte JWT in einer Anfrage an die API gesendet wird.

API Gateway prüft, ob die Anforderungen im JWT mit der Konfiguration in der API-Konfiguration übereinstimmen, bevor die Anfrage an die API weitergeleitet wird. API Gateway sucht nicht nach Cloud Identity Berechtigungen, die Sie dem Dienstkonto gewährt haben.

Vorbereitung

Folgende Voraussetzungen sollten erfüllt sein:

Dienstkonto mit einem Schlüssel erstellen

Sie benötigen ein Dienstkonto mit einer privaten Schlüsseldatei, die der aufrufende Dienst zum Signieren des JWT verwendet. Wenn mehrere Dienste Anfragen an Ihre API senden, können Sie ein einziges Dienstkonto für alle aufrufenden Dienste erstellen. Falls Sie zwischen den Diensten unterscheiden müssen, weil diese beispielsweise unterschiedliche Berechtigungen haben, können Sie pro aufrufendem Dienst ein Dienstkonto und einen Schlüssel erstellen.

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie Sie die Google Cloud Console und die gcloud verwenden um das Dienstkonto und die Datei mit dem privaten Schlüssel zu erstellen und weisen Sie dem Dienstkonto Ersteller von Dienstkonto-Tokens Rolle. Wie Sie diese Schritte mithilfe einer API ausführen, erfahren Sie unter Dienstkonten erstellen und verwalten.

So erstellen Sie ein Dienstkonto mit einem Schlüssel:

Google Cloud Console

Erstellen Sie ein Dienstkonto:

Rufen Sie in der Google Cloud Console Dienstkonto erstellen auf.

Zur Seite „Dienstkonto erstellen“
Wählen Sie ein Projekt aus.
Geben Sie im Feld Dienstkontoname einen Namen ein. Die Google Cloud Console füllt das Feld Dienstkonto-ID anhand dieses Namens aus.
Optional: Geben Sie im Feld Dienstkontobeschreibung eine Beschreibung ein.
Klicken Sie auf Erstellen.
Klicken Sie auf das Feld Rolle auswählen.

Wählen Sie unter Alle Rollen Dienstkonten > Ersteller von Dienstkonto-Tokens aus.
Klicken Sie auf Weiter.
Klicken Sie auf Fertig, um das Erstellen des Dienstkontos abzuschließen.

Schließen Sie das Browserfenster nicht. Sie werden ihn im nächsten Verfahren verwenden.

Erstellen Sie einen Dienstkontoschlüssel:

Klicken Sie in der Google Cloud Console auf die E-Mail-Adresse des von Ihnen erstellten Dienstkontos.
Klicken Sie auf Schlüssel.
Klicken Sie auf Schlüssel hinzufügen > Neuen Schlüssel erstellen.
Klicken Sie auf Erstellen. Daraufhin wird eine JSON-Schlüsseldatei auf Ihren Computer heruntergeladen.
Klicken Sie auf Schließen.

gcloud

Sie können die folgenden Befehle mithilfe der Google Cloud CLI auf Ihrem lokalen oder in Cloud Shell.

Legen Sie das Standardkonto für gcloud fest. Wenn Sie mehrere Konten haben, müssen Sie das Konto auswählen, das sich im zu verwendenden Google Cloud-Projekt befindet:
```
gcloud auth login
```
Rufen Sie die Projekt-IDs für Ihre Google Cloud-Projekte ab.
```
gcloud projects list
```
Legen Sie das Standardprojekt fest. Ersetzen Sie PROJECT_ID durch die Google Cloud-Projekt-ID, die Sie verwenden möchten.
```
gcloud config set project PROJECT_ID
```
Dienstkonto erstellen Ersetzen Sie SA_NAME und SA_DISPLAY_NAME durch den zu verwendenden Namen bzw. Anzeigenamen:
```
gcloud iam service-accounts create SA_NAME \
  --display-name "SA_DISPLAY_NAME"
```
Rufen Sie die E-Mail-Adresse des gerade erstellten Dienstkontos ab:
```
gcloud iam service-accounts list
```

Fügen Sie die Rolle Ersteller von Dienstkonto-Tokens hinzu. Ersetzen Sie SA_EMAIL_ADDRESS durch die E-Mail-Adresse des Dienstkontos.

gcloud projects add-iam-policy-binding PROJECT_ID \
  --member serviceAccount:SA_EMAIL_ADDRESS \
  --role roles/iam.serviceAccountTokenCreator

Erstellen Sie im aktuellen Arbeitsverzeichnis eine Schlüsseldatei für das Dienstkonto. Ersetzen Sie dabei FILE_NAME durch den Namen, den Sie für die Schlüsseldatei verwenden möchten. Mit dem Befehl gcloud wird standardmäßig eine JSON-Datei erstellt.
```
gcloud iam service-accounts keys create FILE_NAME.json \
  --iam-account SA_EMAIL_ADDRESS
```

Weitere Informationen zu den vorherigen Befehlen finden Sie in der Referenz zu gcloud.

Informationen zum Schutz des privaten Schlüssels finden Sie unter Best Practices für die Verwaltung von Anmeldedaten.

API für die Authentifizierung konfigurieren

Wenn Sie eine API-Konfiguration für das Gateway erstellen, geben Sie ein Dienstkonto an, das Ihr Gateway für die Interaktion mit anderen Diensten verwendet. Um die Authentifizierung von Dienstkonten für Dienste, die Ihr Gateway aufrufen, zu aktivieren, ändern Sie das Sicherheitsanforderungsobjekt und das Sicherheitsdefinitionsobjekt in Ihrer API-Konfiguration. Wenn Sie die folgenden Schritte ausführen, kann API Gateway die Anforderungen im signierten JWT validieren, das von den aufrufenden Diensten verwendet wird.

Fügen Sie das Dienstkonto als Aussteller in der API-Konfiguration hinzu.

securityDefinitions:
  DEFINITION_NAME:
    authorizationUrl: ""
    flow: "implicit"
    type: "oauth2"
    x-google-issuer: "SA_EMAIL_ADDRESS"
    x-google-jwks_uri: "https://www.googleapis.com/robot/v1/metadata/x509/SA_EMAIL_ADDRESS"

Ersetzen Sie DEFINITION_NAME durch einen String, der diese Sicherheitsdefinition bezeichnet. Sie könnten dazu den Namen des Dienstkontos verwenden oder einen Namen, der den anrufenden Dienst identifiziert.
Ersetzen Sie SA_EMAIL_ADDRESS durch die E-Mail-Adresse des Dienstkontos.
Sie können in Ihrer API-Konfiguration mehrere Sicherheitsdefinitionen festlegen, allerdings muss jede Definition einen anderen x-google-issuer haben. Nachdem Sie getrennte Dienstkonten für jeden aufrufenden Dienst erstellt haben, legen Sie für jeden Dienst eine Sicherheitsdefinition fest. Beispiel:

securityDefinitions:
  service-1:
    authorizationUrl: ""
    flow: "implicit"
    type: "oauth2"
    x-google-issuer: "service-1@example-project-12345.iam.gserviceaccount.com"
    x-google-jwks_uri: "https://www.googleapis.com/robot/v1/metadata/x509/service-1@example-project-12345.iam.gserviceaccount.com"
  service-2:
    authorizationUrl: ""
    flow: "implicit"
    type: "oauth2"
    x-google-issuer: "service-2@example-project-12345.iam.gserviceaccount.com"
    x-google-jwks_uri: "https://www.googleapis.com/robot/v1/metadata/x509/service-2@example-project-12345.iam.gserviceaccount.com"

Fügen Sie optional x-google-audiences in den Abschnitt securityDefinitions ein. Wenn Sie x-google-audiences nicht hinzufügen, verlangt API Gateway, dass die Anforderung "aud" (Zielgruppe) im JWT das Format https://SERVICE_NAME hat, wobei SERVICE_NAME der Name Ihres API Gateway-Dienstes ist, den Sie im Feld host Ihres OpenAPI-Dokuments konfiguriert haben.
Fügen Sie den Abschnitt security entweder auf der obersten Ebene der Datei (nicht eingerückt oder verschachtelt) ein, um ihn auf die gesamte API anzuwenden, oder auf der Methodenebene, um ihn auf eine bestimmte Methode zu beschränken. Wenn Sie den Abschnitt security sowohl auf der API-Ebene als auch auf der Methodenebene verwenden, werden die Einstellungen auf der API-Ebene durch die Einstellungen auf der Methodenebene überschrieben.
```
security:
  - DEFINITION_NAME: []
```
- Ersetzen Sie DEFINITION_NAME durch den Namen, den Sie im Abschnitt securityDefinitions verwendet haben.
- Wenn Sie mehrere Definitionen im Abschnitt securityDefinitions haben, fügen Sie sie im Abschnitt security hinzu. Beispiel:
```
security:
  - service-1: []
  - service-2: []
```
Stellen Sie die aktualisierte API-Konfiguration bereit.

Bevor API Gateway eine Anfrage an Ihre API weiterleitet, prüft API Gateway:

Die Signatur des JWT mithilfe des öffentlichen Schlüssels, der sich im URI befindet und im Feld x-google-jwks_uri der API-Konfiguration angegeben wurde.
Ob die Anforderung "iss" (issuer) im JWT mit dem im Feld x-google-issuer angegebenen Wert übereinstimmt.
Ob die Anforderung "aud" (Zielgruppe) im JWT den Namen des API Gateway-Dienstes enthält oder mit einem der Werte übereinstimmt, die Sie im Feld x-google-audiences angegeben haben.
Ob das Token abgelaufen ist. Das erfolgt mithilfe der Anforderung "exp" (expiration time).

Weitere Informationen zu x-google-issuer, x-google-jwks_uri und x-google-audiences finden Sie unter OpenAPI-Erweiterungen.

Authentifizierte Anfrage an eine API Gateway API senden

Bei einer authentifizierten Anfrage sendet der aufrufende Dienst ein JWT, das vom Dienstkonto signiert wurde, das Sie in der API Konfiguration angegeben haben. Der anrufende Dienst muss folgende Schritte ausführen:

Ein JWT erstellen und mit dem privaten Schlüssel des Dienstkontos signieren.
Das signierte JWT in einer Anfrage an die API senden.

Der folgende Beispielcode veranschaulicht diesen Prozess für ausgewählte Sprachen. Um eine authentifizierte Anfrage in anderen Sprachen zu stellen, finden Sie unter jwt.io eine Liste der unterstützten Bibliotheken.

Fügen Sie im aufrufenden Dienst die folgende Funktion hinzu und übergeben Sie ihr folgende Parameter:

Java

saKeyfile: Der vollständige Pfad zum privaten Schlüssel des Dienstkontos.
saEmail: Die E-Mail-Adresse des Dienstkontos.
audience: Wenn Sie das Feld x-google-audiences in der API-Konfiguration eingefügt haben, legen Sie audience auf einen der Werte fest, die Sie für x-google-audiences angegeben haben. Setzen Sie andernfalls audience auf https://SERVICE_NAME, wobei SERVICE_NAME der Name des API Gateway-Dienstes ist.
expiryLength: Die Ablaufzeit des JWT in Sekunden.

Python

sa_keyfile: Der vollständige Pfad zum privaten Schlüssel des Dienstkontos.
sa_email: Die E-Mail-Adresse des Dienstkontos.
audience: Wenn Sie das Feld x-google-audiences in der API-Konfiguration eingefügt haben, legen Sie audience auf einen der Werte fest, die Sie für x-google-audiences angegeben haben. Setzen Sie andernfalls audience auf https://SERVICE_NAME, wobei SERVICE_NAME der Name des API Gateway-Dienstes ist.
expiry_length: Die Ablaufzeit des JWT in Sekunden.

saKeyfile: Der vollständige Pfad zum privaten Schlüssel des Dienstkontos.
saEmail: Die E-Mail-Adresse des Dienstkontos.
audience: Wenn Sie das Feld x-google-audiences in der API-Konfiguration eingefügt haben, legen Sie audience auf einen der Werte fest, die Sie für x-google-audiences angegeben haben. Setzen Sie andernfalls audience auf https://SERVICE_NAME, wobei SERVICE_NAME der Name des API Gateway-Dienstes ist.
expiryLength: Die Ablaufzeit des JWT in Sekunden.

Die Funktion erstellt ein JWT, signiert es mithilfe der privaten Schlüsseldatei und gibt das signierte JWT zurück.

Java

/**
 * Generates a signed JSON Web Token using a Google API Service Account
 * utilizes com.auth0.jwt.
 */
public static String generateJwt(final String saKeyfile, final String saEmail,
    final String audience, final int expiryLength)
    throws FileNotFoundException, IOException {

  Date now = new Date();
  Date expTime = new Date(System.currentTimeMillis() + TimeUnit.SECONDS.toMillis(expiryLength));

  // Build the JWT payload
  JWTCreator.Builder token = JWT.create()
      .withIssuedAt(now)
      // Expires after 'expiryLength' seconds
      .withExpiresAt(expTime)
      // Must match 'issuer' in the security configuration in your
      // swagger spec (e.g. service account email)
      .withIssuer(saEmail)
      // Must be either your Endpoints service name, or match the value
      // specified as the 'x-google-audience' in the OpenAPI document
      .withAudience(audience)
      // Subject and email should match the service account's email
      .withSubject(saEmail)
      .withClaim("email", saEmail);

  // Sign the JWT with a service account
  FileInputStream stream = new FileInputStream(saKeyfile);
  ServiceAccountCredentials cred = ServiceAccountCredentials.fromStream(stream);
  RSAPrivateKey key = (RSAPrivateKey) cred.getPrivateKey();
  Algorithm algorithm = Algorithm.RSA256(null, key);
  return token.sign(algorithm);
}

Python

def generate_jwt(
    sa_keyfile,
    sa_email="account@project-id.iam.gserviceaccount.com",
    audience="your-service-name",
    expiry_length=3600,
):
    """Generates a signed JSON Web Token using a Google API Service Account."""

    now = int(time.time())

    # build payload
    payload = {
        "iat": now,
        # expires after 'expiry_length' seconds.
        "exp": now + expiry_length,
        # iss must match 'issuer' in the security configuration in your
        # swagger spec (e.g. service account email). It can be any string.
        "iss": sa_email,
        # aud must be either your Endpoints service name, or match the value
        # specified as the 'x-google-audience' in the OpenAPI document.
        "aud": audience,
        # sub and email should match the service account's email address
        "sub": sa_email,
        "email": sa_email,
    }

    # sign with keyfile
    signer = google.auth.crypt.RSASigner.from_service_account_file(sa_keyfile)
    jwt = google.auth.jwt.encode(signer, payload)

    return jwt


// generateJWT creates a signed JSON Web Token using a Google API Service Account.
func generateJWT(saKeyfile, saEmail, audience string, expiryLength int64) (string, error) {
	now := time.Now().Unix()

	// Build the JWT payload.
	jwt := &jws.ClaimSet{
		Iat: now,
		// expires after 'expiryLength' seconds.
		Exp: now + expiryLength,
		// Iss must match 'issuer' in the security configuration in your
		// swagger spec (e.g. service account email). It can be any string.
		Iss: saEmail,
		// Aud must be either your Endpoints service name, or match the value
		// specified as the 'x-google-audience' in the OpenAPI document.
		Aud: audience,
		// Sub and Email should match the service account's email address.
		Sub:           saEmail,
		PrivateClaims: map[string]interface{}{"email": saEmail},
	}
	jwsHeader := &jws.Header{
		Algorithm: "RS256",
		Typ:       "JWT",
	}

	// Extract the RSA private key from the service account keyfile.
	sa, err := ioutil.ReadFile(saKeyfile)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("Could not read service account file: %w", err)
	}
	conf, err := google.JWTConfigFromJSON(sa)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("Could not parse service account JSON: %w", err)
	}
	block, _ := pem.Decode(conf.PrivateKey)
	parsedKey, err := x509.ParsePKCS8PrivateKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("private key parse error: %w", err)
	}
	rsaKey, ok := parsedKey.(*rsa.PrivateKey)
	// Sign the JWT with the service account's private key.
	if !ok {
		return "", errors.New("private key failed rsa.PrivateKey type assertion")
	}
	return jws.Encode(jwsHeader, jwt, rsaKey)
}

Fügen Sie im aufrufenden Dienst die folgende Funktion hinzu, um das signierte JWT im Header Authorization: Bearer der Anfrage an die API zu senden:

Java

/**
 * Makes an authorized request to the endpoint.
 */
public static String makeJwtRequest(final String signedJwt, final URL url)
    throws IOException, ProtocolException {

  HttpURLConnection con = (HttpURLConnection) url.openConnection();
  con.setRequestMethod("GET");
  con.setRequestProperty("Content-Type", "application/json");
  con.setRequestProperty("Authorization", "Bearer " + signedJwt);

  InputStreamReader reader = new InputStreamReader(con.getInputStream());
  BufferedReader buffReader = new BufferedReader(reader);

  String line;
  StringBuilder result = new StringBuilder();
  while ((line = buffReader.readLine()) != null) {
    result.append(line);
  }
  buffReader.close();
  return result.toString();
}

Python

def make_jwt_request(signed_jwt, url="https://your-endpoint.com"):
    """Makes an authorized request to the endpoint"""
    headers = {
        "Authorization": "Bearer {}".format(signed_jwt.decode("utf-8")),
        "content-type": "application/json",
    }
    response = requests.get(url, headers=headers)
    print(response.status_code, response.content)
    response.raise_for_status()


// makeJWTRequest sends an authorized request to your deployed endpoint.
func makeJWTRequest(signedJWT, url string) (string, error) {
	client := &http.Client{
		Timeout: 10 * time.Second,
	}

	req, err := http.NewRequest("GET", url, nil)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("failed to create HTTP request: %w", err)
	}
	req.Header.Add("Authorization", "Bearer "+signedJWT)
	req.Header.Add("content-type", "application/json")

	response, err := client.Do(req)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("HTTP request failed: %w", err)
	}
	defer response.Body.Close()
	responseData, err := ioutil.ReadAll(response.Body)
	if err != nil {
		return "", fmt.Errorf("failed to parse HTTP response: %w", err)
	}
	return string(responseData), nil
}

Wenn Sie eine Anfrage mit einem JWT senden, empfehlen wir aus Sicherheitsgründen, das Authentifizierungstoken in den Header Authorization: Bearer einzufügen. Beispiel:

curl --request POST \
  --header "Authorization: Bearer ${TOKEN}" \
  "${GATEWAY_URL}/echo"

Dabei sind GATEWAY_URL und TOKEN Umgebungsvariablen, die die bereitgestellte Gateway-URL bzw. das Authentifizierungstoken enthalten.

Authentifizierte Ergebnisse in Ihrer API empfangen

API Gateway leitet in der Regel alle empfangenen Header weiter. Der ESP überschreibt aber möglicherweise den ursprünglichen Authorization-Header, wenn die Backend-Adresse in der API-Konfiguration durch x-google-backend angegeben ist

API Gateway sendet das Authentifizierungsergebnis in X-Apigateway-Api-Userinfo an die Backend-API. Es wird empfohlen, diesen Header anstelle des ursprünglichen Authorization-Headers zu verwenden. Dieser Header ist base64url-codiert und enthält die JWT-Nutzlast.

Nächste Schritte

API-Zugriff verwalten