Railsにおけるrestful_authenticationやMerbのビルトイン認証機構に比べると、Sinatraには「とりあえずこれを使っておけ」というような認証ライブラリが無いような気がします。強いて言えばRack::Auth::Basicかな。ちょっと機能不足のように感じます。
という事で、Sinatraで使える認証用ライブラリをリストアップ。

• Rack::Auth::Basic Basic認証をする。
• Rack::Auth::Digest 同様にDigest認証を行う。
• Rack::Auth::OpenID OpenIDを使って認証。ruby-openidが必要。
• Rack::Auth::OpenIDAuth 同様にOpenIDを使って認証。Rack::Auth::OpenIDより使いやすそうな印象。
• subbarao-sinatra-openid 同じくOpenIDを使う認証。こっちの方が簡単かも。
• sinatra-authentication オールドスクールな認証。

その他、関連する面白そうなもの。

• Hancock : A Single Sign On Server in Sinatra