為什么要保證接口安全

對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，只要你系統(tǒng)的接口暴露在外網(wǎng)，就避免不了接口安全問(wèn)題。 如果你的接口在外網(wǎng)裸奔，只要讓黑客知道接口的地址和參數(shù)就可以調(diào)用，那簡(jiǎn)直就是災(zāi)難。

(資料圖)

舉個(gè)例子：你的網(wǎng)站用戶注冊(cè)的時(shí)候，需要填寫(xiě)手機(jī)號(hào)，發(fā)送手機(jī)驗(yàn)證碼，如果這個(gè)發(fā)送驗(yàn)證碼的接口沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊安全處理，那這個(gè)短信接口早就被人盜刷不知道浪費(fèi)多少錢(qián)了。

那如何保證接口安全呢？

一般來(lái)說(shuō)，暴露在外網(wǎng)的api接口需要做到防篡改和防重放才能稱之為安全的接口。

防篡改

我們知道http 是一種無(wú)狀態(tài)的協(xié)議，服務(wù)端并不知道客戶端發(fā)送的請(qǐng)求是否合法，也并不知道請(qǐng)求中的參數(shù)是否正確。

舉個(gè)例子, 現(xiàn)在有個(gè)充值的接口，調(diào)用后可以給用戶增加對(duì)應(yīng)的余額。

http://localhost/api/user/recharge?user_id=1001&amount=10

復(fù)制

如果非法用戶通過(guò)抓包獲取到接口參數(shù)后，修改user_id 或 amount的值就可以實(shí)現(xiàn)給任意賬戶添加余額的目的。

1，如何解決

采用https協(xié)議可以將傳輸?shù)拿魑倪M(jìn)行加密，但是黑客仍然可以截獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，進(jìn)一步偽造請(qǐng)求進(jìn)行重放攻擊。如果黑客使用特殊手段讓請(qǐng)求方設(shè)備使用了偽造的證書(shū)進(jìn)行通信，那么https加密的內(nèi)容也會(huì)被解密。

一般的做法有2種：

采用https方式把接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸，即便是被黑客破解，黑客也花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去破解。接口后臺(tái)對(duì)接口的請(qǐng)求參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，防止被黑客篡改；步驟1：客戶端使用約定好的秘鑰對(duì)傳輸?shù)膮?shù)進(jìn)行加密，得到簽名值sign1，并且將簽名值也放入請(qǐng)求的參數(shù)中，發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)端步驟2：服務(wù)端接收到客戶端的請(qǐng)求，然后使用約定好的秘鑰對(duì)請(qǐng)求的參數(shù)再次進(jìn)行簽名，得到簽名值sign2。步驟3：服務(wù)端比對(duì)sign1和sign2的值，如果不一致，就認(rèn)定為被篡改，非法請(qǐng)求。

防重放

防重放也叫防復(fù)用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是我獲取到這個(gè)請(qǐng)求的信息之后什么也不改,，直接拿著接口的參數(shù)去 重復(fù)請(qǐng)求這個(gè)充值的接口。此時(shí)我的請(qǐng)求是合法的, 因?yàn)樗袇?shù)都是跟合法請(qǐng)求一模一樣的。重放攻擊會(huì)造成兩種后果：

針對(duì)插入數(shù)據(jù)庫(kù)接口：重放攻擊，會(huì)出現(xiàn)大量重復(fù)數(shù)據(jù)，甚至垃圾數(shù)據(jù)會(huì)把數(shù)據(jù)庫(kù)撐爆。針對(duì)查詢的接口：黑客一般是重點(diǎn)攻擊慢查詢接口，例如一個(gè)慢查詢接口1s，只要黑客發(fā)起重放攻擊，就必然造成系統(tǒng)被拖垮，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢被阻塞死。

對(duì)于重放攻擊一般有兩種做法：

基于timestamp的方案

每次HTTP請(qǐng)求，都需要加上timestamp參數(shù)，然后把timestamp和其他參數(shù)一起進(jìn)行數(shù)字簽名。因?yàn)橐淮握５腍TTP請(qǐng)求，從發(fā)出到達(dá)服務(wù)器一般都不會(huì)超過(guò)60s，所以服務(wù)器收到HTTP請(qǐng)求之后，首先判斷時(shí)間戳參數(shù)與當(dāng)前時(shí)間比較，是否超過(guò)了60s，如果超過(guò)了則認(rèn)為是非法請(qǐng)求。

一般情況下，黑客從抓包重放請(qǐng)求耗時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了60s，所以此時(shí)請(qǐng)求中的timestamp參數(shù)已經(jīng)失效了。 如果黑客修改timestamp參數(shù)為當(dāng)前的時(shí)間戳，則sign1參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)字簽名就會(huì)失效，因?yàn)楹诳筒恢篮灻罔€，沒(méi)有辦法生成新的數(shù)字簽名。

但是這種方式的漏洞也是顯而易見(jiàn)，如果在60s之內(nèi)進(jìn)行重放攻擊，那就沒(méi)辦法了，所以這種方式不能保證請(qǐng)求僅一次有效。

老鳥(niǎo)們一般會(huì)采取下面這種方案，既可以解決接口重放問(wèn)題，又可以解決一次請(qǐng)求有效的問(wèn)題。

基于nonce + timestamp 的方案

nonce的意思是僅一次有效的隨機(jī)字符串，要求每次請(qǐng)求時(shí)該參數(shù)要保證不同。實(shí)際使用用戶信息+時(shí)間戳+隨機(jī)數(shù)等信息做個(gè)哈希之后，作為nonce參數(shù)。

此時(shí)服務(wù)端的處理流程如下：

去 redis 中查找是否有 key 為 nonce:{nonce}的 string如果沒(méi)有，則創(chuàng)建這個(gè) key，把這個(gè) key 失效的時(shí)間和驗(yàn)證 timestamp 失效的時(shí)間一致，比如是 60s。如果有，說(shuō)明這個(gè) key 在 60s 內(nèi)已經(jīng)被使用了，那么這個(gè)請(qǐng)求就可以判斷為重放請(qǐng)求。

這種方案nonce和timestamp參數(shù)都作為簽名的一部分傳到后端，基于timestamp方案可以讓黑客只能在60s內(nèi)進(jìn)行重放攻擊，加上nonce隨機(jī)數(shù)以后可以保證接口只能被調(diào)用一次，可以很好的解決重放攻擊問(wèn)題。

代碼實(shí)現(xiàn)

接下來(lái)以SpringBoot項(xiàng)目為例看看如何實(shí)現(xiàn)接口的防篡改和防重放功能。

1、構(gòu)建請(qǐng)求頭對(duì)象

@Data@Builderpublic class RequestHeader {   private String sign ;   private Long timestamp ;   private String nonce;}

復(fù)制

2、工具類(lèi)從HttpServletRequest獲取請(qǐng)求參數(shù)

@Slf4j@UtilityClasspublic class HttpDataUtil {    /**     * post請(qǐng)求處理：獲取 Body 參數(shù)，轉(zhuǎn)換為SortedMap     *     * @param request     */    public  SortedMap getBodyParams(final HttpServletRequest request) throws IOException {        byte[] requestBody = StreamUtils.copyToByteArray(request.getInputStream());        String body = new String(requestBody);        return JsonUtil.json2Object(body, SortedMap.class);    }??    /**     * get請(qǐng)求處理：將URL請(qǐng)求參數(shù)轉(zhuǎn)換成SortedMap     */    public static SortedMap getUrlParams(HttpServletRequest request) {        String param = "";        SortedMap result = new TreeMap<>();?        if (StringUtils.isEmpty(request.getQueryString())) {            return result;        }?        try {            param = URLDecoder.decode(request.getQueryString(), "utf-8");        } catch (UnsupportedEncodingException e) {            e.printStackTrace();        }?        String[] params = param.split("&");        for (String s : params) {            String[] array=s.split("=");            result.put(array[0], array[1]);        }        return result;    }}

復(fù)制

這里的參數(shù)放入SortedMap中對(duì)其進(jìn)行字典排序，前端構(gòu)建簽名時(shí)同樣需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行字典排序。

3、簽名驗(yàn)證工具類(lèi)

@Slf4j@UtilityClasspublic class SignUtil {    /**     * 驗(yàn)證簽名     * 驗(yàn)證算法：把timestamp + JsonUtil.object2Json(SortedMap)合成字符串，然后MD5     */    @SneakyThrows    public  boolean verifySign(SortedMap map, RequestHeader requestHeader) {        String params = requestHeader.getNonce() + requestHeader.getTimestamp() + JsonUtil.object2Json(map);        return verifySign(params, requestHeader);    }?    /**     * 驗(yàn)證簽名     */    public boolean verifySign(String params, RequestHeader requestHeader) {        log.debug("客戶端簽名: {}", requestHeader.getSign());        if (StringUtils.isEmpty(params)) {            return false;        }        log.info("客戶端上傳內(nèi)容: {}", params);        String paramsSign = DigestUtils.md5DigestAsHex(params.getBytes()).toUpperCase();        log.info("客戶端上傳內(nèi)容加密后的簽名結(jié)果: {}", paramsSign);        return requestHeader.getSign().equals(paramsSign);    }}

復(fù)制

4、HttpServletRequest包裝類(lèi)

public class SignRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {    //用于將流保存下來(lái)    private byte[] requestBody = null;?    public SignRequestWrapper(HttpServletRequest request) throws IOException {        super(request);        requestBody = StreamUtils.copyToByteArray(request.getInputStream());    }?    @Override    public ServletInputStream getInputStream() throws IOException {        final ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(requestBody);?        return new ServletInputStream() {            @Override            public boolean isFinished() {                return false;            }?            @Override            public boolean isReady() {                return false;            }?            @Override            public void setReadListener(ReadListener readListener) {?            }?            @Override            public int read() throws IOException {                return bais.read();            }        };?    }?    @Override    public BufferedReader getReader() throws IOException {        return new BufferedReader(new InputStreamReader(getInputStream()));    }}

復(fù)制

防篡改和防重放我們會(huì)通過(guò)SpringBoot Filter來(lái)實(shí)現(xiàn)，而編寫(xiě)的filter過(guò)濾器需要讀取request數(shù)據(jù)流，但是request數(shù)據(jù)流只能讀取一次，需要自己實(shí)現(xiàn)HttpServletRequestWrapper對(duì)數(shù)據(jù)流包裝，目的是將request流保存下來(lái)。

5、創(chuàng)建過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)安全校驗(yàn)

@Configurationpublic class SignFilterConfiguration {    @Value("${sign.maxTime}")    private String signMaxTime;?    //filter中的初始化參數(shù)    private Map initParametersMap =  new HashMap<>();?    @Bean    public FilterRegistrationBean contextFilterRegistrationBean() {        initParametersMap.put("signMaxTime",signMaxTime);        FilterRegistrationBean registration = new FilterRegistrationBean();        registration.setFilter(signFilter());        registration.setInitParameters(initParametersMap);        registration.addUrlPatterns("/sign/*");        registration.setName("SignFilter");        // 設(shè)置過(guò)濾器被調(diào)用的順序        registration.setOrder(1);        return registration;    }?    @Bean    public Filter signFilter() {        return new SignFilter();    }}

復(fù)制

@Slf4jpublic class SignFilter implements Filter {    @Resource    private RedisUtil redisUtil;?    //從fitler配置中獲取sign過(guò)期時(shí)間    private Long signMaxTime;?    private static final String NONCE_KEY = "x-nonce-";?    @Override    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {        HttpServletRequest httpRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;        HttpServletResponse httpResponse = (HttpServletResponse) servletResponse;?        log.info("過(guò)濾URL:{}", httpRequest.getRequestURI());?        HttpServletRequestWrapper requestWrapper = new SignRequestWrapper(httpRequest);        //構(gòu)建請(qǐng)求頭        RequestHeader requestHeader = RequestHeader.builder()                .nonce(httpRequest.getHeader("x-Nonce"))                .timestamp(Long.parseLong(httpRequest.getHeader("X-Time")))                .sign(httpRequest.getHeader("X-Sign"))                .build();?        //驗(yàn)證請(qǐng)求頭是否存在        if(StringUtils.isEmpty(requestHeader.getSign()) || ObjectUtils.isEmpty(requestHeader.getTimestamp()) || StringUtils.isEmpty(requestHeader.getNonce())){            responseFail(httpResponse, ReturnCode.ILLEGAL_HEADER);            return;        }?        /*         * 1.重放驗(yàn)證         * 判斷timestamp時(shí)間戳與當(dāng)前時(shí)間是否操過(guò)60s（過(guò)期時(shí)間根據(jù)業(yè)務(wù)情況設(shè)置）,如果超過(guò)了就提示簽名過(guò)期。         */        long now = System.currentTimeMillis() / 1000;?        if (now - requestHeader.getTimestamp() > signMaxTime) {            responseFail(httpResponse,ReturnCode.REPLAY_ERROR);            return;        }?        //2. 判斷nonce        boolean nonceExists = redisUtil.hasKey(NONCE_KEY + requestHeader.getNonce());        if(nonceExists){            //請(qǐng)求重復(fù)            responseFail(httpResponse,ReturnCode.REPLAY_ERROR);            return;        }else {            redisUtil.set(NONCE_KEY+requestHeader.getNonce(), requestHeader.getNonce(), signMaxTime);        }??        boolean accept;        SortedMap paramMap;        switch (httpRequest.getMethod()){            case "GET":                paramMap = HttpDataUtil.getUrlParams(requestWrapper);                accept = SignUtil.verifySign(paramMap, requestHeader);                break;            case "POST":                paramMap = HttpDataUtil.getBodyParams(requestWrapper);                accept = SignUtil.verifySign(paramMap, requestHeader);                break;            default:                accept = true;                break;        }        if (accept) {            filterChain.doFilter(requestWrapper, servletResponse);        } else {            responseFail(httpResponse,ReturnCode.ARGUMENT_ERROR);            return;        }?    }?    private void responseFail(HttpServletResponse httpResponse, ReturnCode returnCode)  {        ResultData