Sécurisation des Microservices : Authentification, Autorisation et Patterns de Gateway API

1. Introduction à la sécurité des microservices

La sécurité est un aspect essentiel dans toute structure d'application et les microservices ne font pas exception. Avant d'aborder la sécurisation proprement dite, faisons d'abord un rappel sur ce que sont les microservices.

1.1 Définition des microservices

Les microservices représentent une approche architecturale dans le domaine du développement logiciel, où une application est structurée sous forme d'une collection de services qui sont:

• Hautement maintenables et testables : chaque microservice peut être mis à jour indépendamment des autres, réduisant ainsi le risque d'interruption de l'ensemble du système.

• Faiblement couplés : chaque service est indépendant et peut être déployé séparément.

• Organisés autour des fonctionnalités métier : au lieu de séparer votre application en couches techniques, les microservices sont organisés autour des fonctionnalités métier.

1.2 Présentation des problématiques de sécurité dans les microservices

Il existe plusieurs problématiques de sécurité spécifiques aux microservices. Voici les plus courantes:

1. Authentification : identifier de manière unique chaque utilisateur ou service qui accède à un microservice est essentiel pour la sécurité. Comment garantir qu'un utilisateur ou un service est bien qui il prétend être dans un environnement dispersé ?

2. Autorisation : une fois qu'un utilisateur ou un service est authentifié, quels sont ses droits ? Quels microservices peut-il consulter ou modifier ?

3. Confidentialité des données : comment garantir que seules les personnes autorisées accèdent à certaines données sensibles ?

4. Résistance aux attaques : comment minimiser les vulnérabilités et renforcer les défenses contre les tentatives malveillantes d'accès ou de compromission ?

Aborder ces défis nécessite un mélange de technology, de design et de bonnes pratiques. Dans les sections suivantes, nous étudierons quelques-unes de ces stratégies, notamment l'utilisation des tokens JWT, des proxies d'authentification et des stratégies de maillage de services (service mesh).

2. Authentification dans une architecture de microservices

L'un des défis cruciaux lors de la sécurisation de microservices implique le processus d'authentification. L'authentification est un prérequis pour assurer la sécurité dans les microservices ou n'importe quelle application. Il s'agit de confirmer l'identité d'un utilisateur avant d'accorder l'accès à des ressources.

2.1 Définition et importance de l'authentification

L'authentification est le mécanisme qui permet la vérification de l'identité d'un utilisateur, d'une machine ou d'un système d'application. Elle établit si l'utilisateur est bel et bien celui qu'il prétend être avant d'accéder à des informations ou des fonctionnalités spécifiques. En plus de l'identification de l'utilisateur, l'authentification confirme également que l'utilisateur a bien le droit d'accéder au système ou à la ressource.

Lors de l'authentification d'un utilisateur dans une architecture de microservices, l'un des principaux défis à relever est l'authentification centralisée. Avec de nombreux services indépendants qui nécessitent une authentification, le processus peut devenir complexe. C'est là qu'interviennent les Tokens JWT.

2.2 Utilisation des tokens JWT pour l'authentification dans les microservices

JWT signifie JSON Web Token. Il s'agit d'un standard Internet qui définit un moyen compact et autonome de transmettre des informations entre les parties de manière sécurisée. Ces informations peuvent être vérifiées et approuvées, car elles sont numériquement signées. Les JWT peuvent être signés à l'aide d'un secret (avec l'algorithme HMAC) ou d'une paire de clés privée/publique en utilisant RSA ou ECDSA.

• Pourquoi JWT est-il utile pour les microservices ?

En matière d'authentification, les JSON Web Tokens offrent plusieurs avantages. Par exemple, l'utilisation d'un JWT signifie que vous ne devrez pas stocker d'informations sur l'utilisateur dans votre application. Vous pouvez simplement déchiffrer le token et toutes les informations dont vous avez besoin sont là.

Dans une architecture de microservices, chaque service peut valider le token JWT. Cela évite d'avoir à interroger un service d'authentification à chaque requête, offrant un gain de performance et de simplicité.

2.3 Exemples de code en langage PHP pour l'authentification

Voici un exemple simple de génération d'un token JWT en PHP en utilisant la bibliothèque Firebase JWT.

1use Firebase\JWT\JWT;
2
3$key = "exemple_cle";
4$payload = array(
5    "iss" => "http://exemple.com",
6    "aud" => "http://exemple2.com",
7    "iat" => 1356999524,
8    "nbf" => 1357000000
9);
10
11$jwt = JWT::encode($payload, $key);
12echo "Token :".$jwt;

Dans l'exemple de code ci-dessus, nous importons la classe JWT de notre bibliothèque, puis nous définissons notre clé secrète. Ensuite, nous créons une charge utile ou un corps pour notre JWT qui contient des informations sur l'émetteur, l'audience, le moment de l'émission et un identifiant unique de jeton.

Ensuite, pour vérifier le token :

1use Firebase\JWT\JWT;
2
3$key = "exemple_cle";
4$jwt = $_GET['jwt']; // Recuperer le token du requet HTTP 
5
6try {
7    $decoded = JWT::decode($jwt, $key, array('HS256'));
8
9    print_r($decoded);
10    
11} catch (Exception $e) {
12    echo 'Caught exception: ',  $e->getMessage(), "\n";
13}

Dans cet exemple, nous décodons simplement le jeton avec notre clé secrète. Si le jeton a été modifié ou si la signature ne correspond pas, une exception sera lancée.

3. Autorisation dans une architecture de microservices

L'autorisation fait référence à des politiques qui déterminent quels utilisateurs ont accès à quels services et ressources. Il est essentiel d'avoir un contrôle précis de qui peut faire quoi dans votre système.

3.1 Définition et importance de l'autorisation

L'autorisation est un processus qui vient après l'authentification. Une fois qu'un utilisateur est authentifié, l'authentification confirme quels droits et privilèges cet utilisateur a dans le système. Cela peut aller de la visualisation de certaines ressources à l'écriture ou à la modification de ressources.

L'autorisation est cruciale pour la sécurité du système. Sans contrôles d'autorisation appropriés, tous les utilisateurs auraient un accès complet à toutes les ressources et services. Cela pourrait conduire à des situations où les utilisateurs puissent voir ou modifier des informations non destinées à eux, ce qui pourrait avoir des conséquences désastreuses.

3.2 Gestion de l'autorisation dans une architecture de microservices

Chaque microservice dans une architecture de microservice aura probablement besoin d'avoir son propre ensemble de règles d'autorisation. Par exemple, un microservice de gestion des utilisateurs peut avoir besoin de vérifier si un utilisateur a le droit de créer ou de modifier un compte utilisateur.

Une façon courante de gérer l'autorisation dans une architecture de microservices est d'utiliser des tokens JWT (JSON Web Tokens) avec des claims personnalisés. Avec cette méthode, lorsqu'un utilisateur s'authentifie à votre système, votre service d'authentification émet un token JWT qui contient des claims personnalisés définissant les droits de cet utilisateur.

Les microservices peuvent alors simplement vérifier le token JWT et accorder ou refuser l'accès basé sur ces claims. Cela permet une certaine flexibilité car ces claims peuvent être facilement modifiés ou mis à jour si les droits de l'utilisateur changent.

3.3 Exemples de code pour l'autorisation en PHP dans les microservices

Le code suivant montre comment on pourrait inclure une claim d'autorisation dans un JWT en utilisant la bibliothèque Firebase JWT pour PHP.

1use Firebase\JWT\JWT;
2
3$key = "exemple_cle";
4$payload = array(
5    "iss" => "http://exemple.com",
6    "aud" => "http://exemple2.com",
7    "iat" => 1356999524,
8    "nbf" => 1357000000,
9    // Nouveau claim d'autorisation
10    "can_access_user_service" => true
11);
12
13$jwt = JWT::encode($payload, $key);
14echo "Token :" .$jwt;

Dans cet exemple, nous avons ajouté un nouveau claim "can_access_user_service" à notre charge utile JWT. Lorsque notre microservice reçoit une requête avec ce token, il peut déchiffrer le token et vérifier la valeur de ce claim pour déterminer si l'utilisateur a la permission d'accéder à ce service.

1use Firebase\JWT\JWT;
2
3$key = "exemple_cle";
4$jwt = $_GET['jwt']; 
5
6$decoded = JWT::decode($jwt, $key, array('HS256'));
7
8if ($decoded->can_access_user_service) {
9    echo "Accès autorisé!";
10} else {
11    echo "Accès refusé!";
12}

Dans ce second exemple, nous déchiffrons le token et vérifions la valeur de "can_access_user_service" dans le payload du JWT. En fonction de cette valeur, nous décidons d'autoriser ou de refuser l'accès.

4. Patterns de Gateway API pour la sécurisation des microservices

Les gateways API jouent un rôle crucial dans la sécurisation des interactions entre vos clients et vos microservices. Ils agissent comme des points d'entrée uniques vers tous vos services, appliquant l'authentification, l'autorisation, et d'autres mesures de sécurité à tous les appels de l'API.

4.1 Définition du pattern de Gateway API et son utilité

Un pattern de gateway API est une conception architecturale qui permet aux consommateurs d'accéder à l'ensemble d'un système complexe à travers une interface uniforme et simplifiée.

Plutôt que d'interagir directement avec un ensemble de microservices individuels, les consommateurs passent par une gateway API. Celle-ci masque une grande partie de la complexité sous-jacente et offre un point de contact unique pour gérer l'authentification, l'autorisation, le contrôle des débits, le cache, et d'autres aspects courants de la gestion des API.

La gateway API est utile pour :

• Fournir une API unifiée : les clients interagissent avec une seule API, indépendamment du nombre de microservices sous-jacents.

• Appliquer la sécurité : la gateway peut être configurée pour appliquer l'authentification et l'autorisation, réduisant ainsi la nécessité pour chaque service de mettre en œuvre sa propre sécurité.

• Isoler les clients des détails de votre architecture sous-jacente : les clients n'ont pas besoin de savoir comment vos services sont répartis ou comment ils communiquent entre eux.

4.2 Utilisation des proxies d'authentification dans les patterns de Gateway API

Les proxies d'authentification sont des composants de l'infrastructure d'une application qui gèrent l'authentification pour les autres services. Ils sont particulièrement utiles dans les architectures de microservices, où chaque service peut ne pas vouloir ou ne pas être capable de gérer l'authentification lui-même.

Dans un pattern de gateway API, ces proxies d'authentification peuvent être intégrés dans la gateway elle-même ou fonctionner comme des services séparés qui sont invoqués par la gateway. Lorsqu'un client fait une demande à la gateway, le proxy d'authentification est le premier à traiter cette demande, validant le token d'authentification et passant la demande aux services correspondants si le token est valide.

4.3 Illustration des patterns de Gateway API en PHP

Dans une architecture de microservices utilisant PHP, vous pouvez utiliser un framework comme Lumen ou Slim pour créer votre gateway API. Ensuite, vous pouvez utiliser un middleware pour implémenter un proxy d'authentification.

Voici un exemple de code en PHP avec Slim pour illustrer comment cela pourrait fonctionner :

1$app = new \Slim\App;
2
3// Middleware pour l'authentification
4$app->add(new \Slim\Middleware\JwtAuthentication([
5    "secret" => "exemple_cle",
6    "rules" => [
7        new \Slim\Middleware\JwtAuthentication\RequestPathRule([
8            // Toutes les routes doivent être sécurisées
9            "path" => "/",
10            "passthrough" => []
11        ])
12    ]
13]));
14
15// Un exemple de route /users
16$app->get('/users', function ($request, $response, $args) {
17    // Votre logique pour renvoyer les utilisateurs
18});
19
20$app->run();

Dans l'exemple ci-dessus, nous utilisons le middleware JwtAuthentication de Slim pour valider tous les tokens JWT des requêtes entrantes. Cela agit comme un proxy d'authentification, vérifiant chaque demande avant qu'elle n'atteigne les services individuels. Si un token valide est fourni, la requête est autorisée à continuer vers le service pertinent. Dans le cas contraire, une réponse d'autorisation de non-accès est renvoyée.

5. Stratégies de maillage de services (service mesh) pour la sécurisation des microservices

Dans un environnement de microservices complexe, le besoin de gestion du trafic, de découverte de services, de gestion des défaillances et d'autres fonctions opérationnelles et de sécurité est critique. C'est là qu'intervient le concept de service mesh.

5.1 Définition du service mesh et son importance

Un service mesh est une infrastructure dédiée qui facilite la communication entre les services dans un système de microservices. Il offre une variété de fonctionnalités comme le load balancing, la gestion de trafic, la découverte de services, la gestion des défaillances, et la sécurité entre autres.

L'importance du service mesh réside dans sa capacité à simplifier et à sécuriser la communication inter-services dans une architecture de microservices. En effet, le service mesh offre une couche d'abstraction qui permet de gérer efficacement l'interconnexion des services, d'isoler les problèmes de réseau et d'appliquer des politiques de sécurité uniformes au niveau du réseau.

5.2 Role du service mesh dans la sécurisation des microservices

Le service mesh joue un rôle déterminant dans la sécurisation des microservices. Il procure un certain nombre de fonctions de sécurité, notamment :

1. Authentification et autorisation : Le service mesh peut appliquer des règles d'authentification et d'autorisation uniformes, assurant ainsi que seules les entités autorisées peuvent communiquer entre elles.

2. Chiffrement des communications : Avec le service mesh, toutes les communications inter-services peuvent être automatiquement chiffrées, garantissant ainsi la confidentialité et l'intégrité des données échangées sur le réseau.

3. Contrôles d'accès : Le service mesh peut également appliquer des contrôles d'accès basés sur les rôles (RBAC) aux services, assurant ainsi que chaque service a uniquement accès aux ressources appropriées.

5.3 Exemples de déploiement d'un service mesh pour les microservices avec du code PHP

Il est important de noter qu'un service mesh est généralement indépendant du langage de programmation utilisé pour développer les microservices. Il fonctionne au niveau du réseau pour gérer la communication entre tous les services, quel que soit le langage dans lequel ils ont été écrits.

Cela dit, si vous administrez un cluster Kubernetes par exemple, et que la majorité de vos microservices sont écrits en PHP, vous pouvez utiliser la solution de service mesh Istio.

Dans Istio, vous pouvez définir des "VirtualServices" et des "DestinationRules" pour contrôler finement la façon dont le trafic est routé entre vos microservices et pour appliquer des politiques de sécurité. Cependant, ce n'est pas du PHP, mais un exemple de configuration YAML.

1apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
2kind: VirtualService
3metadata:
4  name: my-microservice
5spec:
6  hosts:
7  - "my-microservice.default.svc.cluster.local"
8  http:
9  - route:
10    - destination:
11        host: my-microservice.default.svc.cluster.local
12      weight: 100
13---
14apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
15kind: DestinationRule
16metadata:
17  name: my-microservice
18spec:
19  host: my-microservice.default.svc.cluster.local
20  trafficPolicy:
21    tls:
22      mode: ISTIO_MUTUAL

Dans cet exemple, nous avons créé une règle Istio qui dirige tout le trafic vers my-microservice et applique le chiffrement TLS pour toutes les connexions, en fournissant ainsi une couche de sécurité supplémentaire pour vos microservices PHP.

6. Bonnes pratiques pour la sécurisation des microservices

La sécurisation des microservices reste un défi complexe qui nécessite une approche stratégique considérée. Il est important de comprendre que la sécurité n'est pas une caractéristique que l'on peut simplement ajouter à un système, mais plutôt un aspect qui doit être intégré dans toutes les facettes du développement et du déploiement de vos services.

6.1 Préconisations pour une stratégie de sécurité efficace

Voici quelques recommandations pour une stratégie de sécurité efficace pour les microservices :

• Utilisez une authentification forte : Utilisez des tokens JWT ou des certificats pour l'authentification des microservices. Évitez de s'appuyer uniquement sur des tokens simples, qui peuvent être facilement compromis.

• Mettez en place une autorisation fine : Assurez-vous que chaque microservice n'accède qu'aux ressources dont il a besoin pour effectuer sa fonction. Cela limite l'exposition en cas de compromission d'un seul microservice.

• Chiffrez la communication entre les services : Utilisez le chiffrement pour protéger les données en transit entre les microservices. Cela empêche les attaquants d'intercepter et de lire les données.

• Mettez en place une gateway API : Une gateway API agit comme un point d'entrée centralisé pour l'ensemble de vos services, permettant de gérer l'authentification, l'autorisation et d'autres politiques de sécurité.

• Immunisez vos services contre les attaques courantes : Protégez vos services contre les attaques les plus courantes, telles que les injections SQL, les attaques par force brute et les attaques par déni de service.

• Mise en place d’un service mesh : Le service mesh est une excellente solution pour la sécurisation des microservices. Il fournit des éléments de sécurité tels que l'authentification mutuelle, le chiffrement des communications, les contrôles d'accès basés sur les rôles, etc.

6.2 Gestion des mises à jour et maintenance

La gestion des mises à jour est un aspect critique de la sécurisation de l'architecture de microservices. Le fait de négliger les mises à jour de sécurité peut exposer vos microservices à des vulnérabilités connues qui peuvent être exploitées par des pirates.

La maintenance implique aussi la gestion des configurations. Assurez-vous de contrôler vos configurations afin qu'elles soient toujours sécurisées et à jour.

Soyez proactif avec la surveillance et l'analyse des journaux pour détecter rapidement les problèmes ou les brèches potentielles de sécurité. Utilisez des outils automatisés pour vous aider à surveiller et à gérer ces problèmes.

6.3 Récapitulatif des erreurs à éviter pour la sécurisation des microservices

La sécurité des microservices est un domaine complexe. Cependant, certaines erreurs sont couramment commises :

• Ne pas implémenter des contrôles d'accès précis pour chaque microservice.
• Omettre le chiffrement pour les communications internes entre microservices.
• Utiliser des secrets de manière imprudente (par exemple, les exposer dans le code source ou les stocker en clair).
• Négliger la mise à jour et le patching des microservices.
• Ne pas mettre en place de surveillance et de log pour détecter les incidents de sécurité.

Pour assurer une bonne sécurité des microservices, il faut une combinaison de bonnes pratiques de développement, de protocoles de sécurité robustes et de gestion proactive des incidents de sécurité.