Keystone 负责 OpenStack 的认证和授权管理。当用户的 Credentials 被验证后，keystone 会给用户分配一个 Authentication token 作为用户凭据去访问其他组件的 API。

Token 分类

OpenStack Token 按授权范围分有以下几种：

• Unscoped tokens
  * contains neither a service catalog, any roles, a project scope, nor a domain scope
  * use to generate scoped tokens

• Project-scoped tokens
  * operate in a specific tenancy of the cloud

• Domain-scoped tokens
  * domain-level administrator to operate a domain

• System-scoped tokens
  * operate system-level resources，e.g. endpoints, service, hypervisors

按生成方式分：

• UUID tokens
  * 32 bytes in length and must be persisted

• PKI tokens
  * CA certificate issued by external CA

• PKIZ tokens
  * zipped PKI token

• Fernet tokens
  * do not need to be persisted
  * AES256 encryption is used to protect the information stored in the token
  * integrity is verified with a SHA256 HMAC signature

Token 认证流程

OpenStack Token 认证流程

其中 OpenStack API 接受到用户 token 后向 keystone 认证的步骤4、5是通过 keystone 提供的 WSGI middleware —— keystonemiddleware 实现的：

1. 在各个组件的 api-paste.ini 配置文件中引入 auth_token filter：

api-paste filter 配置

2. 在组件配置文件如 nova.conf 中配置 keystone 参数：

Nova 认证配置

Token 变迁史

OpenStack D 版本时，仅有 UUID 类型的 Token，UUID token 简单易用，却容易给 Keystone 带来性能问题，每当 OpenStack API 收到用户请求，都需要向 Keystone 验证该 token 是否有效。随着集群规模的扩大，Keystone 需处理大量验证 token 的请求，在高并发下容易出现性能问题，而且需要持久化到数据库中，与日俱增积累的大量 token 引起数据库性能下降，所以用户需经常清理数据库的 过期 token。

于是 PKI(Public Key Infrastructrue) token 在 G 版本应运而生，和 UUID 相比，PKI token 携带更多用户信息的同时还附上了数字签名，以支持本地认证，从而避免了和 keystone 交互过程。而因为 PKI token 携带了更多的信息，包括 service catalog，随着 OpenStack 的 Region 数增多，service catalog 携带的 endpoint 数量越多，PKI token 也相应增大，很容易超出 HTTP Server 允许的最大 HTTP Header(默认为 8 KB)，导致 HTTP 请求失败。PKI 的过期管理和安全问题也需要用户考虑，给实际应用带来了额外的开销。

PKIZ token 就是 PKI token 的改进压缩版，但压缩效果有限，无法良好的处理 token size 过大问题。PKI 和 PKIZ 类型的 token 由于安全性和使用上的不便，在 P 版本已被废弃。

为了解决前面种种问题，社区引入了 Fernet token，它携带了少量的用户信息，实际 token 大小约为 255 Byte，采用了对称加密，无需存于数据库中，解析传输效率很高，现在已成为 keystone 的默认 token 类型。

Token 类型比较

Token 类型	UUID	PKI	PKIZ	Fernet
大小	32 Byte	KB 级别	KB 级别	约 255 Byte
支持本地认证	不支持	支持	支持	不支持
Keystone 负载	大	小	小	大
存储于数据库	是	是	是	否
携带信息	无	user, catalog 等	user, catalog 等	user 等
涉及加密方式	无	非对称加密	非对称加密	对称加密(AES)
是否压缩	否	否	是	否
需要预配置	否	是	是	是
版本支持	D	G	J	K