使用 JWT 保护 Salesforce 集成：Apex 与连接应用的开发者指南

背景与应用场景

在现代企业级应用架构中，系统间的安全通信与身份验证是至关重要的一环。随着云计算和微服务架构的普及，不同服务之间如何安全、高效地交换信息成为了开发者面临的常见挑战。JSON Web Token (JWT) 应运而生，它是一种开放标准 (RFC 7519)，定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间安全地传输信息。

JWT 的核心优势在于其无状态性（statelessness）和自包含性（self-contained）。这意味着令牌本身包含了验证所需的所有信息，接收方无需访问数据库即可验证其真实性。这极大地简化了身份验证流程，减少了服务器负载，并提升了可扩展性。

在 Salesforce 平台上，JWT 在多种集成场景中发挥着关键作用：

  • 服务器到服务器集成（Server-to-Server Integrations）： 当外部系统需要调用 Salesforce API，或者 Salesforce 需要调用外部系统的 API 时，JWT 提供了一种无需交互式用户登录的身份验证机制。例如，夜间批量数据同步、自动化流程触发等场景。
  • OAuth 2.0 JWT 持有者流（OAuth 2.0 JWT Bearer Flow）： 这是 Salesforce 连接应用（Connected App） 的一种常用授权流，允许外部应用通过预先配置的数字证书，使用 JWT 断言（assertion）来直接获取 Salesforce 访问令牌（Access Token），而无需用户手动授权。这在构建自定义 SSO（Single Sign-On）解决方案或集成第三方应用时非常有用。
  • 从 Apex 调用外部服务： 当 Apex 代码需要安全地调用外部 REST API，且该外部 API 支持 JWT 验证时，Salesforce 提供了内置的类库，允许开发者在 Apex 中生成、签名 JWT，并将其作为授权凭证发送给外部服务。
  • 单点登录（Single Sign-On, SSO）： 虽然 JWT 本身不是一个完整的 SSO 协议，但它是构建许多 SSO 解决方案的基石，特别是在实现基于 SAML 2.0 或 OAuth 2.0 的自定义 SSO 场景中。

本文将深入探讨 JWT 的工作原理，并重点介绍如何在 Salesforce 平台上，特别是通过 Apex 代码，有效地生成和使用 JWT，从而实现安全、高效的系统集成。

原理说明

JWT，全称 JSON Web Token，通常由三部分组成，它们之间用点号（.）分隔：Header（头部）、Payload（有效载荷）和 Signature（签名）。它的结构形如 header.payload.signature。

1. Header（头部）

Header 是一个 JSON 对象，通常包含两部分信息：

  • alg：签名算法，例如 HS256（HMAC SHA256）或 RS256（RSA SHA256）。Salesforce 在与连接应用配合使用时，通常推荐使用 RS256。
  • typ：令牌类型，通常为 "JWT"。

例如：

{
  "alg": "RS256",
  "typ": "JWT"
}

这个 JSON 对象会被进行 Base64url 编码，形成 JWT 的第一部分。

2. Payload（有效载荷）

Payload 也是一个 JSON 对象，包含了一组声明（claims），这些声明是关于实体（通常是用户）和附加数据的陈述。声明分为三类：

  • 注册声明（Registered Claims）： 一组预定义的声明，它们不是强制性的，但推荐使用，以提供有用的可互操作的声明。例如：
    • iss (issuer)：签发者，表示 JWT 的签发方。在 Salesforce Connected App 的 JWT Bearer Flow 中，这通常是连接应用的消费者密钥（Consumer Key）。
    • sub (subject)：主题，表示 JWT 所面向的用户或主体。在 Salesforce JWT Bearer Flow 中，这通常是目标 Salesforce 用户的用户名。
    • aud (audience)：受众，表示 JWT 的接收方。在 Salesforce JWT Bearer Flow 中，这通常是 Salesforce 的 OAuth 令牌端点（https://login.salesforce.com/services/oauth2/token 或 https://test.salesforce.com/services/oauth2/token）。
    • exp (expiration time)：过期时间，一个 Unix 时间戳，表示 JWT 的过期时间。
    • nbf (not before)：生效时间，一个 Unix 时间戳，表示 JWT 在此时间之前不可用。
    • iat (issued at)：签发时间，一个 Unix 时间戳，表示 JWT 的签发时间。
    • jti (JWT ID)：JWT 的唯一标识符。
  • 公共声明（Public Claims）： 可以在 JWT 生产者和消费者之间自定义的声明，但为了避免冲突，它们应该在 IANA JSON Web Token Registry 中注册，或者定义为包含碰撞抵抗命名空间的 URI。
  • 私有声明（Private Claims）： 可以在生产者和消费者之间创建的自定义声明，既不是注册声明也不是公共声明。使用时应确保不会与其他声明名称冲突。

例如：

{
  "iss": "3MVG9Wt...", // Connected App Consumer Key
  "sub": "user@example.com", // Salesforce Username
  "aud": "https://login.salesforce.com/services/oauth2/token",
  "exp": 1678886400, // Unix timestamp for expiration
  "iat": 1678882800  // Unix timestamp for issued at
}

这个 JSON 对象同样会被进行 Base64url 编码，形成 JWT 的第二部分。

3. Signature（签名）

Signature 是 JWT 的核心安全机制。它通过使用 Header 中指定的算法（例如 RS256）和一个密钥，对编码后的 Header 和 Payload 进行签名。签名的目的是验证 JWT 的发送者，并确保令牌在传输过程中未被篡改。

签名是这样生成的：

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  your_secret_key
)

或者对于 RSA 签名（如 RS256），使用私钥对 base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload) 的哈希值进行加密。

在 Salesforce 中，当使用 Auth.JWS 类进行签名时，我们通常会引用 Salesforce 中上传的数字证书（Digital Certificate）的名称。这个数字证书包含了一个私钥（Private Key），用于对 JWT 进行签名。对应的公钥（Public Key）则被外部系统（或 Salesforce 连接应用）用来验证签名。

示例代码：在 Apex 中生成并使用 JWT 调用外部服务

本示例将展示如何在 Salesforce Apex 中生成一个 JWT，并使用该 JWT 作为授权凭证来调用一个外部 REST API。这个过程涉及到使用 Salesforce 提供的 Auth.JWT 类来构建 JWT 的头部和载荷，以及 Auth.JWS 类来使用预配置的数字证书对 JWT 进行签名。

前提条件：

  • 您需要在 Salesforce 中创建一个数字证书（Certificates & Key Management）。导航至“设置（Setup）” -> “身份（Identity）” -> “证书和密钥管理（Certificates & Key Management）”，点击“创建自签名证书（Create Self-Signed Certificate）”，给它一个易于识别的标签和唯一名称（例如：MyJwtSigningCert）。请确保记录下此证书的唯一名称，这将在 Apex 代码中使用。
  • 您需要将该证书的公钥（Public Key）提供给您希望调用的外部服务。外部服务将使用此公钥来验证由 Salesforce 生成的 JWT 签名。
  • 外部服务需要有一个支持 JWT Bearer 认证的 API 端点。
/**
 * @description JWT 示例服务类，演示如何在 Apex 中生成 JWT 并调用外部服务。
 *              该服务类使用了 Salesforce 的 Auth.JWT 和 Auth.JWS 类。
 *              官方文档参考：
 *              Auth.JWT: https://developer.salesforce.com/docs/atlas.en-us.apexref.meta/apexref/apex_class_Auth_JWT.htm
 *              Auth.JWS: https://developer.salesforce.com/docs/atlas.en-us.apexref.meta/apexref/apex_class_Auth_JWS.htm
 */
public class JwtIntegrationService {

    // 定义外部服务的端点 URL 和证书名称
    private static final String EXTERNAL_API_ENDPOINT = 'https://api.example.com/protected-resource';
    private static final String CERTIFICATE_NAME = 'MyJwtSigningCert'; // 在 Salesforce 中创建的证书的唯一名称
    private static final String JWT_AUDIENCE = 'https://api.example.com/oauth2/token'; // JWT 的接收方（外部服务的令牌端点或资源服务器）
    private static final String JWT_ISSUER = 'SalesforceOrgIdOrConnectedAppConsumerKey'; // JWT 签发者，可以是您的 Salesforce 组织ID 或 Connected App 的 Consumer Key
    private static final String JWT_SUBJECT = 'salesforce-integration-user@example.com'; // JWT 所代表的主体，通常是外部服务用于识别的用户名或ID

    /**
     * @description 生成 JWT 并调用外部 API 的主方法。
     * @return String 外部 API 的响应主体。
     */
    public static String callExternalApiWithJwt() {
        String responseBody = '';
        try {
            // 1. 创建 Auth.JWT 实例，用于构建 JWT 的 Header 和 Payload
            //    Auth.JWT 类负责 JWT 的结构化，包括其头部（Header）和有效载荷（Payload）中的声明（Claims）。
            Auth.JWT jwt = new Auth.JWT();

            // 设置 JWT 的声明 (Claims)
            // iss (Issuer): JWT 的签发者，标识谁创建了这个 JWT。
            //             这里设置为一个自定义的标识符，或者在Connected App场景中是Consumer Key。
            //             接收方会用此值来识别令牌的来源。
            jwt.setIssuer(JWT_ISSUER);

            // sub (Subject): JWT 的主题，通常是代表的用户或系统标识符。
            //             外部服务会使用此值来识别请求方。
            jwt.setSubject(JWT_SUBJECT);

            // aud (Audience): JWT 的受众，即期望接收和验证此 JWT 的服务或应用程序。
            //             确保这个值与外部服务的期望值精确匹配，这是验证的关键一步。
            jwt.setAudience(JWT_AUDIENCE);

            // exp (Expiration Time): JWT 的过期时间，以 Unix 时间戳表示（自 1970-01-01 00:00:00 UTC 以来的秒数）。
            //             设置一个合理的短时过期时间以增强安全性，例如 5 分钟。
            //             JWT 的生命周期不宜过长，避免泄露风险。
            //             Salesforce 的 getTime() 返回毫秒，需要除以 1000 转换为秒。
            Long expirationTimeSeconds = Datetime.now().addMinutes(5).getTime() / 1000;
            jwt.setExpiration(expirationTimeSeconds);

            // iat (Issued At): JWT 的签发时间，以 Unix 时间戳表示。
            //             有助于接收方判断 JWT 的新鲜度。
            Long issuedAtTimeSeconds = Datetime.now().getTime() / 1000;
            jwt.setIssuedAt(issuedAtTimeSeconds);

            // 2. 创建 Auth.JWS 实例，用于使用证书对 JWT 进行签名
            //    Auth.JWS 类负责将 Auth.JWT 对象转换为签名后的 JWT 字符串。
            //    它使用 Salesforce 中存储的指定名称的证书的私钥进行签名。
            Auth.JWS jws = new Auth.JWS(jwt, CERTIFICATE_NAME);

            // 3. 签名 JWT，生成最终的签名令牌字符串
            //    getSignedToken() 方法执行签名操作，返回一个 Base64url 编码的 JWT 字符串。
            String signedJwtToken = jws.getSignedToken();
            System.debug('Generated Signed JWT Token: ' + signedJwtToken);

            // 4. 构建 HTTP 请求，将 JWT 作为 Bearer Token 发送
            HttpRequest request = new HttpRequest();
            request.setMethod('GET'); // 或 'POST', 'PUT' 等，取决于外部 API 的要求
            request.setEndpoint(EXTERNAL_API_ENDPOINT);
            // 将签名后的 JWT 放入 Authorization 头部，格式为 "Bearer "
            request.setHeader('Authorization', 'Bearer ' + signedJwtToken);
            request.setTimeout(120000); // 设置请求超时时间（毫秒），120000ms = 120秒

            // 5. 发送 HTTP 请求
            Http http = new Http();
            HttpResponse response = http.send(request);

            // 6. 处理响应
            if (response.getStatusCode() == 200) {
                responseBody = response.getBody();
                System.debug('External API Response: ' + responseBody);
            } else {
                // 处理非 200 状态码的错误
                System.error('Error calling external API: ' + response.getStatusCode() + ' - ' + response.getStatus());
                System.error('Response Body: ' + response.getBody());
                // 抛出 CalloutException 便于上层捕获和处理
                throw new CalloutException('Failed to call external API: ' + response.getStatusCode() + ' - ' + response.getStatus());
            }

        } catch (Exception e) {
            // 捕获在 JWT 生成、签名或 HTTP Callout 过程中可能发生的任何异常
            System.error('An error occurred during JWT generation or API call: ' + e.getMessage());
            System.error('Stack Trace: ' + e.getStackTraceString());
            // 可以在此处抛出自定义异常或进行其他错误处理，例如记录到自定义对象或发送通知
            throw new CalloutException('JWT integration failed: ' + e.getMessage());
        }
        return responseBody;
    }
}

如何执行：

您可以在“匿名执行（Anonymous Apex）”窗口中调用此方法进行测试：

System.debug(JwtIntegrationService.callExternalApiWithJwt());

注意事项

在 Salesforce 平台上实现 JWT 集成时，需要考虑多方面的因素，以确保其安全性、可靠性和合规性。

1. 权限与访问控制

  • 证书访问： Apex 代码需要访问在 Salesforce 中存储的数字证书。这通常由运行 Apex 代码的用户或集成用户配置文件（Profile）和权限集（Permission Set）隐式管理。确保证书已正确配置，并且 Apex 在正确的上下文中执行。如果遇到“System.SecurityException: Unable to access certificate”错误，请检查证书是否存在且名称正确。
  • 远程站点设置（Remote Site Settings）： 如果 Apex 代码要调用外部 API，必须在 Salesforce 中配置远程站点设置（Remote Site Settings）。导航至“设置（Setup）” -> “安全” -> “远程站点设置”，添加外部 API 的 URL。这是 Salesforce 平台出于安全考虑，对所有出站 HTTP/HTTPS 请求的强制要求。如果缺少此设置，将导致 “CalloutException: Unauthorized endpoint” 错误。
  • Connected App 权限： 如果您是通过 OAuth 2.0 JWT Bearer Flow 使用连接应用来访问 Salesforce，确保连接应用已正确配置：
    • OAuth 策略（OAuth Policies）： 授予对特定用户配置文件的访问权限，或者将“允许的用户（Permitted Users）”设置为“Admin approved users are pre-authorized”并指定相应的配置文件/权限集。
    • IP 范围（IP Ranges）： 如果您的组织有严格的 IP 限制，确保连接应用的 IP 范围包含所有可能发起请求的 IP 地址。
    • API 启用： 确保连接应用拥有必要的 API 权限（如“访问和管理您的数据（Access and manage your data (api)）”）。

2. API 限制与性能

  • Apex CPU 时间限制： JWT 的生成和签名过程，特别是涉及到非对称加密（如 RS256）时，可能会消耗一定的 CPU 时间。虽然 Salesforce 的 Auth.JWS 类进行了优化，但在高并发或循环中大量生成 JWT 时，仍需留意 Apex 的 CPU 时间限制（同步事务最长 10 秒，异步事务最长 60 秒）。应避免在循环中重复生成或签名 JWT。
  • Callout 限制： Salesforce 对出站 HTTP 调用（Callout）有严格的限制，包括：
    • 每个同步 Apex 事务最多可以发出 100 个 Callout。
    • 每个事务的所有 Callout 的总时间最长 120 秒。
    • 响应主体大小限制（通常为 6MB）。
    合理设计集成方案，考虑批量处理和异步调用（如使用 `Queueable` 或 `Batch Apex`），以避免触及这些限制。

3. 安全性最佳实践

  • 私钥安全： Salesforce 证书和密钥管理功能提供了安全的私钥存储。永远不要在 Apex 代码、自定义设置（Custom Settings）或自定义元数据类型（Custom Metadata Types）中以明文形式存储私钥字符串。始终通过引用证书的唯一名称来使用私钥，让 Salesforce 平台负责私钥的安全管理。
  • JWT 过期时间（exp）： 将 JWT 的过期时间设置得尽可能短，以减少令牌被盗用后造成的损害。通常建议在几分钟（例如 5-10 分钟）内过期。如果外部服务需要更长的会话，可以考虑实现令牌刷新机制，而不是延长单个 JWT 的有效期。
  • 验证所有声明： 外部服务在接收 JWT 时，必须严格验证所有的注册声明，特别是 iss (签发者)、aud (受众)、exp (过期时间) 和 sub (主题)。这可以防止未经授权的令牌被接受，并确保令牌的有效性和目标正确性。
  • 证书管理： 定期检查并更新在 Salesforce 中使用的数字证书。证书是有有效期的，过期后将导致签名失败。建立证书轮换策略，并在证书到期前进行更新。在证书到期前创建新证书，并将公钥同步给外部系统，然后更新 Apex 代码中引用的证书名称。
  • 日志与监控： 实施充分的日志记录，以便在 JWT 生成、签名或调用外部服务失败时进行故障排除。监控外部服务的响应和错误，以便及时发现和解决问题。可以使用 `System.debug` 进行调试日志，或者将更重要的错误记录到自定义对象或通过邮件通知。

4. 错误处理

  • 异常处理： 使用 `try-catch` 块来捕获在 JWT 生成、签名或 HTTP Callout 过程中可能发生的异常（例如 `CalloutException`、`System.UnexpectedException`）。提供有意义的错误消息和日志记录，这对于集成调试至关重要。
  • HTTP 响应码： 外部服务可能会返回不同的 HTTP 状态码（例如 401 Unauthorized, 403 Forbidden, 400 Bad Request, 500 Internal Server Error）。根据不同的状态码执行相应的错误处理逻辑，而不是仅仅检查 200 OK。例如，对于 401 错误，可能需要检查 JWT 的有效性或证书配置。
  • 重试机制： 对于偶发的网络或服务问题，可以考虑实现指数退避（Exponential Backoff）的重试机制，但要注意不要过度重试，以免加重外部服务负担或触及 Salesforce Callout 限制。重试机制应在异步上下文中实现。

总结与最佳实践

JSON Web Token (JWT) 为 Salesforce 的安全集成提供了一个强大且灵活的框架。无论是作为连接应用实现 SSO，还是从 Apex 代码安全地调用外部服务，JWT 都通过其无状态、自包含和可签名的特性，简化了身份验证和授权的复杂性。正确地理解和实施 JWT 对于构建健壮的企业级集成至关重要。

最佳实践：

  1. 优先使用 Salesforce 平台特性： 充分利用 Salesforce 提供的 Auth.JWT 和 Auth.JWS 类来生成和签名 JWT，以及其内置的证书和密钥管理功能。这确保了与 Salesforce 安全模型的最佳兼容性和效率。
  2. 严格控制密钥安全： 永远不要硬编码或以不安全的方式存储私钥。将私钥安全地存储在 Salesforce 证书中，并通过证书名称引用。此举可以最大限度地降低私钥泄露的风险。
  3. 短生命周期 JWT： 保持 JWT 的过期时间（exp）尽可能短（例如 5-10 分钟），以最大限度地降低令牌被盗用后的风险。如果需要长时间会话，应使用刷新令牌（Refresh Token）机制，而不是延长访问令牌的有效期。
  4. 全面的声明验证： 确保 JWT 的接收方（无论是 Salesforce 还是外部服务）对所有关键声明（iss, sub, aud, exp）进行严格验证，以防止伪造或过期的令牌被接受。任何验证失败都应导致请求被拒绝。
  5. 清晰的集成设计： 在规划集成时，明确 JWT 的角色。对于 Salesforce Connected App，理解 OAuth 2.0 JWT Bearer Flow 的工作原理。对于 Apex Callout，明确哪个是 JWT 的签发者（Issuer）和受众（Audience）。清晰的设计有助于避免配置错误和安全漏洞。
  6. 错误处理与监控： 实现健壮的错误处理机制和详细的日志记录，以便在集成出现问题时能够快速诊断和解决。考虑使用平台事件（Platform Events）或自定义日志对象来捕获和分析集成错误。
  7. 证书生命周期管理： 建立证书的定期审查和更新流程，避免因证书过期导致集成中断。在证书到期前至少提前一个月进行更新和替换计划。
  8. 环境分离： 在开发、测试和生产环境中，使用不同的证书和配置，避免混淆和安全风险。使用自定义元数据类型（Custom Metadata Types）来存储环境特定的配置，例如证书名称、API 端点等。
  9. 考虑使用命名凭证（Named Credentials）： 对于从 Salesforce 到外部服务的出站调用，如果外部服务支持 OAuth 2.0 或 API Key 认证，命名凭证（Named Credentials） 是一个更推荐的选择。命名凭证抽象了认证细节，并自动处理授权头部，提供更高的安全性（例如自动处理 OAuth 令牌刷新）和简化的开发体验。然而，如果外部服务明确要求自定义 JWT，那么 Auth.JWT 和 Auth.JWS 仍然是首选。

通过遵循这些指南，您可以在 Salesforce 平台上成功地部署和管理基于 JWT 的安全集成，从而提升系统的互操作性和安全性。

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