HAProxy JWT验证中混合使用EC和RSA公钥的问题分析与解决方案

问题背景

在微服务架构中，JSON Web Token (JWT) 已成为身份验证的主流方案。HAProxy作为高性能负载均衡器，提供了内置的JWT验证功能。然而，近期在使用HAProxy 3.0.3版本时，发现了一个与JWT验证相关的关键问题：当同时使用ECDSA和RSA算法公钥进行JWT验证时，系统会出现间歇性验证失败的情况。

问题现象

具体表现为：

1. 当配置中同时包含EC和RSA公钥的JWT验证规则时
2. 如果RSA公钥验证规则排在EC公钥之前
3. 首次请求能够成功验证，但紧接着的后续请求会失败
4. 等待5-10秒后再次请求又能成功
5. 问题在HTTP/2协议下尤为明显，HTTP/1.1协议下表现正常

技术分析

经过深入排查，发现问题根源在于OpenSSL的错误处理机制。当HAProxy执行JWT签名验证时：

1. 对于RSA签名验证，OpenSSL内部会产生两种错误：

   • "wrong signature length"（签名长度错误）
   • "RSA lib"（RSA库错误）

2. 这些错误会被压入OpenSSL的全局错误栈中

3. 在验证完成后，HAProxy未能及时清理这个错误栈

4. 当后续请求使用HTTP/2协议时，SSL层会从错误栈中读取到这些残留错误，导致连接异常终止

解决方案

HAProxy开发团队已修复此问题，解决方案包括：

1. 在jwt_jwsverify_rsa_ecdsa()函数执行完毕后，显式调用ERR_clear_error()清除OpenSSL错误栈

2. 该修复已提交到主分支，并将向后移植到2.6、2.8和3.0版本

最佳实践建议

基于此问题的经验，建议在使用HAProxy进行JWT验证时：

1. 密钥管理优化：

   • 根据JWT头部中的kid字段动态选择验证密钥，避免不必要的验证尝试
   • 示例配置：

     acl specific_key var(txn.kid) -m str "key_id"
     http-request deny unless specific_key { http_auth_bearer,jwt_verify(txn.alg,"/path/to/key.pem") -m int 1 }
     

2. 协议选择：

   • 在问题修复版本发布前，可考虑暂时使用HTTP/1.1协议作为过渡方案

3. 版本升级计划：

   • 关注HAProxy官方发布公告，及时升级到包含此修复的版本

技术原理延伸

JWT验证过程中，签名验证是一个CPU密集型操作。ECDSA算法相比RSA具有以下优势：

1. 更短的密钥长度（256位ECDSA ≈ 3072位RSA的安全性）
2. 更快的签名验证速度
3. 更小的签名尺寸

在实际部署中，建议：

1. 优先使用ECDSA算法
2. 对性能敏感场景进行基准测试
3. 合理设置HAProxy的SSL缓存参数

总结

这个问题揭示了底层加密库与上层应用交互时的一个微妙陷阱。通过这次事件，我们不仅解决了特定的JWT验证问题，也更加深入理解了HAProxy与OpenSSL的交互机制。对于企业级部署，建议建立完善的测试流程，特别关注边界条件下的系统行为，确保服务的高可用性。