為什么要保證接口安全

對于互聯(lián)網(wǎng)來說，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，那簡直就是災(zāi)難。

(資料圖)

舉個例子：你的網(wǎng)站用戶注冊的時候，需要填寫手機號，發(fā)送手機驗證碼，如果這個發(fā)送驗證碼的接口沒有經(jīng)過特殊安全處理，那這個短信接口早就被人盜刷不知道浪費多少錢了。

那如何保證接口安全呢？

一般來說，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 是一種無狀態(tài)的協(xié)議，服務(wù)端并不知道客戶端發(fā)送的請求是否合法，也并不知道請求中的參數(shù)是否正確。

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

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

復(fù)制

如果非法用戶通過抓包獲取到接口參數(shù)后，修改user_id 或 amount的值就可以實現(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行加密，但是黑客仍然可以截獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，進一步偽造請求進行重放攻擊。如果黑客使用特殊手段讓請求方設(shè)備使用了偽造的證書進行通信，那么https加密的內(nèi)容也會被解密。

一般的做法有2種：

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

防重放

防重放也叫防復(fù)用。簡單來說就是我獲取到這個請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)請求這個充值的接口。此時我的請求是合法的, 因為所有參數(shù)都是跟合法請求一模一樣的。重放攻擊會造成兩種后果：

針對插入數(shù)據(jù)庫接口：重放攻擊，會出現(xiàn)大量重復(fù)數(shù)據(jù)，甚至垃圾數(shù)據(jù)會把數(shù)據(jù)庫撐爆。針對查詢的接口：黑客一般是重點攻擊慢查詢接口，例如一個慢查詢接口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)庫查詢被阻塞死。

對于重放攻擊一般有兩種做法：

基于timestamp的方案

每次HTTP請求，都需要加上timestamp參數(shù)，然后把timestamp和其他參數(shù)一起進行數(shù)字簽名。因為一次正常的HTTP請求，從發(fā)出到達服務(wù)器一般都不會超過60s，所以服務(wù)器收到HTTP請求之后，首先判斷時間戳參數(shù)與當(dāng)前時間比較，是否超過了60s，如果超過了則認(rèn)為是非法請求。

一般情況下，黑客從抓包重放請求耗時遠遠超過了60s，所以此時請求中的timestamp參數(shù)已經(jīng)失效了。 如果黑客修改timestamp參數(shù)為當(dāng)前的時間戳，則sign1參數(shù)對應(yīng)的數(shù)字簽名就會失效，因為黑客不知道簽名秘鑰，沒有辦法生成新的數(shù)字簽名。

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

老鳥們一般會采取下面這種方案，既可以解決接口重放問題，又可以解決一次請求有效的問題。

基于nonce + timestamp 的方案

nonce的意思是僅一次有效的隨機字符串，要求每次請求時該參數(shù)要保證不同。實際使用用戶信息+時間戳+隨機數(shù)等信息做個哈希之后，作為nonce參數(shù)。

此時服務(wù)端的處理流程如下：

去 redis 中查找是否有 key 為 nonce:{nonce}的 string如果沒有，則創(chuàng)建這個 key，把這個 key 失效的時間和驗證 timestamp 失效的時間一致，比如是 60s。如果有，說明這個 key 在 60s 內(nèi)已經(jīng)被使用了，那么這個請求就可以判斷為重放請求。

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)進行重放攻擊，加上nonce隨機數(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題。

代碼實現(xiàn)

接下來以SpringBoot項目為例看看如何實現(xiàn)接口的防篡改和防重放功能。

1、構(gòu)建請求頭對象

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

復(fù)制

2、工具類從HttpServletRequest獲取請求參數(shù)

@Slf4j@UtilityClasspublic class HttpDataUtil {    /**     * post請求處理：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請求處理：將URL請求參數(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中對其進行字典排序，前端構(gòu)建簽名時同樣需要對參數(shù)進行字典排序。

3、簽名驗證工具類

@Slf4j@UtilityClasspublic class SignUtil {    /**     * 驗證簽名     * 驗證算法：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

public class SignRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {    //用于將流保存下來    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通過SpringBoot Filter來實現(xiàn)，而編寫的filter過濾器需要讀取request數(shù)據(jù)流，但是request數(shù)據(jù)流只能讀取一次，需要自己實現(xiàn)HttpServletRequestWrapper對數(shù)據(jù)流包裝，目的是將request流保存下來。

5、創(chuàng)建過濾器實現(xiàn)安全校驗

@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過期時間    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("過濾URL:{}", httpRequest.getRequestURI());?        HttpServletRequestWrapper requestWrapper = new SignRequestWrapper(httpRequest);        //構(gòu)建請求頭        RequestHeader requestHeader = RequestHeader.builder()                .nonce(httpRequest.getHeader("x-Nonce"))                .timestamp(Long.parseLong(httpRequest.getHeader("X-Time")))                .sign(httpRequest.getHeader("X-Sign"))                .build();?        //驗證請求頭是否存在        if(StringUtils.isEmpty(requestHeader.getSign()) || ObjectUtils.isEmpty(requestHeader.getTimestamp()) || StringUtils.isEmpty(requestHeader.getNonce())){            responseFail(httpResponse, ReturnCode.ILLEGAL_HEADER);            return;        }?        /*         * 1.重放驗證         * 判斷timestamp時間戳與當(dāng)前時間是否操過60s（過期時間根據(jù)業(yè)務(wù)情況設(shè)置）,如果超過了就提示簽名過期。         */        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