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使用基于角色的访问控制 (RBAC) 和 JWT 验证保护你的 Grape API

本指南将帮助你通过 基于角色的访问控制 (RBAC) 和 Logto 签发的 JSON Web Token (JWT) 实现授权 (Authorization)，以保护你的 Grape API。

开始之前​

你的客户端应用需要从 Logto 获取访问令牌 (Access tokens)。如果你还没有完成客户端集成，请查看我们的 快速开始，适用于 React、Vue、Angular 或其他客户端框架，或者参考我们的 机器对机器指南 以实现服务器到服务器的访问。

本指南聚焦于在你的 Grape 应用中对这些令牌进行服务端验证。

A figure showing the focus of this guide

你将学到什么​

  • JWT 验证：学习如何验证访问令牌 (Access tokens) 并提取认证 (Authentication) 信息
  • 中间件实现：创建可复用的中间件以保护 API
  • 权限模型：理解并实现不同的授权 (Authorization) 模式：
    • 应用级端点的全局 API 资源
    • 用于租户特定功能控制的组织权限
    • 多租户数据访问的组织级 API 资源
  • RBAC 集成：在你的 API 端点中强制执行基于角色的权限 (Permissions) 和权限范围 (Scopes)

前置条件​

  • 已安装 Ruby 的最新稳定版本
  • 基本了解 Grape 及 Web API 开发
  • 已配置 Logto 应用（如有需要请参见 快速开始）

权限 (Permission) 模型概览​

在实施保护之前，请选择适合你应用架构的权限 (Permission) 模型。这与 Logto 的三大授权 (Authorization) 场景保持一致：

全局 API 资源 RBAC
  • 使用场景： 保护整个应用共享的 API 资源（非组织 (Organization) 专属）
  • 令牌类型： 具有全局受众 (Audience) 的访问令牌 (Access token)
  • 示例： 公共 API、核心产品服务、管理端点
  • 最适合： 所有客户都使用 API 的 SaaS 产品、无租户隔离的微服务
  • 了解更多： 保护全局 API 资源

💡 在继续之前选择你的模型 —— 本指南后续内容将以你选择的方式为参考。

快速准备步骤​

配置 Logto 资源和权限​

  1. 创建 API 资源：前往 控制台 → API 资源 并注册你的 API（例如，https://api.yourapp.com）
  2. 定义权限：添加如 read:products、write:orders 等权限（Scopes）——参见 定义带权限的 API 资源
  3. 创建全局角色：前往 控制台 → 角色 并创建包含你的 API 权限的角色——参见 配置全局角色
  4. 分配角色：将角色分配给需要访问 API 的用户或 M2M 应用程序
初次接触基于角色的访问控制 (RBAC)？:

从我们的 基于角色的访问控制 (RBAC) 指南 开始，获取分步设置说明。

更新你的客户端应用​

在客户端请求合适的权限（Scopes）：

通常需要在客户端配置中更新以下一项或多项：

  • OAuth 流程中的 scope 参数
  • 用于 API 资源访问的 resource 参数
  • 用于组织上下文的 organization_id
编码前须知:

请确保你测试的用户或 M2M 应用已被分配包含所需 API 权限的合适角色或组织角色。

初始化你的 API 项目​

要初始化一个新的 Grape API 项目，创建一个目录并设置基本结构：

mkdir your-api-name
cd your-api-name

创建一个 Gemfile：

Gemfile
source 'https://rubygems.org'

gem 'grape'

安装依赖：

bundle install

创建一个基础的 Grape API：

api.rb
require 'grape'

class API < Grape::API
  format :json

  get :hello do
    { message: 'Hello from Grape API' }
  end
end

创建一个 config.ru 文件：

config.ru
require_relative 'api'

run API

启动开发服务器：

bundle exec rackup
备注:

更多关于如何设置资源、参数校验以及其他功能的详细信息，请参考 Grape 文档。

初始化常量和工具方法​

在你的代码中定义必要的常量和工具函数，用于处理令牌的提取和校验。一个有效的请求必须包含 Authorization 请求头，格式为 Bearer <访问令牌 (Access token)>。

auth_constants.rb
module AuthConstants
  JWKS_URI = 'https://your-tenant.logto.app/oidc/jwks'
  ISSUER = 'https://your-tenant.logto.app/oidc'
end
auth_info.rb
class AuthInfo
  attr_accessor :sub, :client_id, :organization_id, :scopes, :audience

  def initialize(sub, client_id = nil, organization_id = nil, scopes = [], audience = [])
    @sub = sub
    @client_id = client_id
    @organization_id = organization_id
    @scopes = scopes
    @audience = audience
  end

  def to_h
    {
      sub: @sub,
      client_id: @client_id,
      organization_id: @organization_id,
      scopes: @scopes,
      audience: @audience
    }
  end
end
authorization_error.rb
class AuthorizationError < StandardError
  attr_reader :status

  def initialize(message, status = 403)
    super(message)
    @status = status
  end
end
auth_helpers.rb
module AuthHelpers
  def extract_bearer_token(request)
    authorization = request.headers['Authorization']

    raise AuthorizationError.new('Authorization header is missing', 401) unless authorization
    raise AuthorizationError.new('Authorization header must start with "Bearer "', 401) unless authorization.start_with?('Bearer ')

    authorization[7..-1] # 移除 'Bearer ' 前缀
  end
end

获取你的 Logto 租户信息​

你需要以下数值来验证 Logto 签发的令牌：

  • JSON Web Key Set (JWKS) URI：Logto 公钥的 URL，用于验证 JWT 签名。
  • 发行者 (Issuer)：期望的发行者 (Issuer) 值（Logto 的 OIDC URL）。

首先，找到你的 Logto 租户的端点。你可以在多个地方找到它：

  • 在 Logto 控制台的 设置 → 域名 下。
  • 在你在 Logto 配置的任何应用程序设置中，设置 → 端点与凭证。

从 OpenID Connect 发现端点获取​

这些数值可以从 Logto 的 OpenID Connect 发现端点获取：

https://<your-logto-endpoint>/oidc/.well-known/openid-configuration

以下是一个示例响应（为简洁省略了其他字段）：

{
  "jwks_uri": "https://your-tenant.logto.app/oidc/jwks",
  "issuer": "https://your-tenant.logto.app/oidc"
}

由于 Logto 不允许自定义 JWKS URI 或发行者 (Issuer)，你可以在代码中硬编码这些数值。但对于生产环境的应用程序，这并不推荐，因为如果将来某些配置发生变化，可能会增加维护成本。

  • JWKS URI: https://<your-logto-endpoint>/oidc/jwks
  • 发行者 (Issuer): https://<your-logto-endpoint>/oidc

校验令牌和权限​

在提取令牌并获取 OIDC 配置后，请验证以下内容：

  • 签名： JWT 必须有效且由 Logto（通过 JWKS）签名。
  • 发行者 (Issuer)： 必须与你的 Logto 租户的发行者 (Issuer) 匹配。
  • 受众 (Audience)： 必须与你在 Logto 中注册的 API 的资源指示器 (resource indicator) 匹配，或在适用时匹配组织 (organization) 上下文。
  • 过期时间： 令牌必须未过期。
  • 权限 (Scopes)： 令牌必须包含你的 API / 操作所需的权限 (scopes)。权限 (scopes) 是 scope 声明中的以空格分隔的字符串。
  • 组织 (Organization) 上下文： 如果保护的是组织级 API 资源，请验证 organization_id 声明。

参见 JSON Web Token 以了解更多关于 JWT 结构和声明 (Claims) 的信息。

针对每种权限 (Permission) 模型需要检查什么​

不同的权限 (Permission) 模型，其声明 (Claims) 和验证规则也不同：

  • 受众 (Audience) 声明 (aud)： API 资源指示器 (resource indicator)
  • 组织 (Organization) 声明 (organization_id)： 不存在
  • 需要检查的权限 (Scopes) (scope)： API 资源权限 (permissions)

对于非 API 的组织 (Organization) 权限 (Permissions)，组织上下文由 aud 声明表示 （例如，urn:logto:organization:abc123）。organization_id 声明仅在组织级 API 资源令牌中存在。
提示:

对于安全的多租户 API，请始终同时验证权限 (scopes) 和上下文（受众 (audience)、组织 (organization)）。

添加校验逻辑​

我们使用 jwt gem 来验证 JWT。请将其添加到你的 Gemfile 中：

Gemfile
gem 'jwt'
# net-http 是 Ruby 2.7 及以上版本的标准库，无需显式添加

然后运行：

bundle install

首先，添加这些用于处理 JWKS 和令牌验证的通用工具：

jwt_validator.rb
require 'jwt'
require 'net/http'
require 'json'

class JwtValidator
  include AuthHelpers

  def self.fetch_jwks
    @jwks ||= begin
      uri = URI(AuthConstants::JWKS_URI)
      response = Net::HTTP.get_response(uri)
      raise AuthorizationError.new('Failed to fetch JWKS', 401) unless response.is_a?(Net::HTTPSuccess)

      jwks_data = JSON.parse(response.body)
      JWT::JWK::Set.new(jwks_data)
    end
  end

  def self.validate_jwt(token)
    jwks = fetch_jwks

    # 让 JWT 库根据 JWKS 自动检测算法
    decoded_token = JWT.decode(token, nil, true, {
      iss: AuthConstants::ISSUER,
      verify_iss: true,
      verify_aud: false, # 我们会根据权限模型手动验证受众 (Audience)
      jwks: jwks
    })[0]

    verify_payload(decoded_token)
    decoded_token
  end

  def self.create_auth_info(payload)
    scopes = payload['scope']&.split(' ') || []
    audience = payload['aud'] || []

    AuthInfo.new(
      payload['sub'],
      payload['client_id'],
      payload['organization_id'],
      scopes,
      audience
    )
  end

  def self.verify_payload(payload)
    # 在这里根据权限模型实现你的验证逻辑
    # 具体内容将在下方权限模型部分展示
  end
end

然后，实现中间件以验证访问令牌 (Access token)：

auth_helpers.rb
module GrapeAuthHelpers
  include AuthHelpers

  def authenticate_user!
    begin
      token = extract_bearer_token(request)
      decoded_token = JwtValidator.validate_jwt(token)

      # 存储认证信息以便通用使用
      @auth = JwtValidator.create_auth_info(decoded_token)

    rescue AuthorizationError => e
      error!({ error: e.message }, e.status)
    rescue JWT::DecodeError, JWT::VerificationError, JWT::ExpiredSignature => e
      error!({ error: '无效的令牌 (Invalid token)' }, 401)
    end
  end

  def auth
    @auth
  end
end

根据你的权限模型，在 JwtValidator 中实现相应的验证逻辑：

jwt_validator.rb
def self.verify_payload(payload)
  # 检查受众 (Audience) 声明是否匹配你的 API 资源指示器
  audiences = payload['aud'] || []
  unless audiences.include?('https://your-api-resource-indicator')
    raise AuthorizationError.new('Invalid audience')
  end

  # 检查全局 API 资源所需的权限 (Scopes)
  required_scopes = ['api:read', 'api:write'] # 替换为你实际需要的权限
  token_scopes = payload['scope']&.split(' ') || []

  unless required_scopes.all? { |scope| token_scopes.include?(scope) }
    raise AuthorizationError.new('Insufficient scope')
  end
end

将中间件应用到你的 API​

现在，将中间件应用到你的受保护 API 路由。

api.rb
require 'grape'
require_relative 'auth_helpers'
require_relative 'auth_constants'
require_relative 'auth_info'
require_relative 'authorization_error'
require_relative 'jwt_validator'

class API < Grape::API
  format :json

  helpers GrapeAuthHelpers

  namespace :api do
    namespace :protected do
      before do
        authenticate_user!
      end

      get do
        # 从认证 (Authentication) 辅助方法中获取认证 (Authentication) 信息
        { auth: auth.to_h }
      end
    end
  end

  # 公共端点（未受保护）
  get :public do
    { message: "公共端点" }
  end
end
config.ru
require_relative 'api'

run API

测试你的受保护 API​

获取访问令牌 (Access tokens)​

从你的客户端应用程序获取： 如果你已经完成了客户端集成，你的应用可以自动获取令牌。提取访问令牌 (Access token)，并在 API 请求中使用它。

使用 curl / Postman 进行测试：

  1. 用户令牌： 使用你的客户端应用的开发者工具，从 localStorage 或网络面板复制访问令牌 (Access token)

  2. 机器对机器令牌： 使用客户端凭证流。以下是一个使用 curl 的非规范示例：

    curl -X POST https://your-tenant.logto.app/oidc/token \
      -H "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" \
      -d "grant_type=client_credentials" \
      -d "client_id=your-m2m-client-id" \
      -d "client_secret=your-m2m-client-secret" \
      -d "resource=https://your-api-resource-indicator" \
      -d "scope=api:read api:write"

    你可能需要根据你的 API 资源和权限调整 resource 和 scope 参数；如果你的 API 是组织范围的，还可能需要 organization_id 参数。

提示:

需要查看令牌内容？使用我们的 JWT 解码器 来解码和验证你的 JWT。

测试受保护的端点​

有效令牌请求
curl -H "Authorization: Bearer eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9..." \
  http://localhost:3000/api/protected

预期响应：

{
  "auth": {
    "sub": "user123",
    "clientId": "app456",
    "organizationId": "org789",
    "scopes": ["api:read", "api:write"],
    "audience": ["https://your-api-resource-indicator"]
  }
}
缺少令牌
curl http://localhost:3000/api/protected

预期响应 (401)：

{
  "error": "Authorization header is missing"
}
无效令牌
curl -H "Authorization: Bearer invalid-token" \
  http://localhost:3000/api/protected

预期响应 (401)：

{
  "error": "Invalid token"
}

权限模型相关测试​

针对受全局权限保护的 API 的测试场景：

  • 有效权限 (Scopes)： 使用包含所需 API 权限（如 api:read、api:write）的令牌进行测试
  • 缺少权限 (Scopes)： 当令牌缺少所需权限时，预期返回 403 Forbidden
  • 受众 (Audience) 错误： 当受众与 API 资源不匹配时，预期返回 403 Forbidden
# 缺少权限的令牌 - 预期 403
curl -H "Authorization: Bearer token-without-required-scopes" \
  http://localhost:3000/api/protected

延伸阅读​

RBAC 实践：为你的应用实现安全授权 (Authorization)

构建多租户 SaaS 应用：从设计到实现的完整指南