詳解SpringBoot是如何保證接口安全的
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)的接口會(huì)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。
舉個(gè)例子:你的網(wǎng)站用戶注冊的時(shí)候,需要填寫手機(jī)號,發(fā)送手機(jī)驗(yàn)證碼,如果這個(gè)發(fā)送驗(yàn)證碼的接口沒有經(jīng)過特殊安全處理,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(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應(yīng)的余額。
http://localhost/api/user/recharge?user_id=1001&amount=10
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(shí)現(xiàn)給任意賬戶添加余額的目的。
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)一步偽造請求進(jìn)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(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。
- 接口后臺對接口的請求參數(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(jìn)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(gè)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(gè)充值的接口。此時(shí)我的請求是合法的, 因?yàn)樗袇?shù)都是跟合法請求一模一樣的。重放攻擊會(huì)造成兩種后果:
- 針對插入數(shù)據(jù)庫接口: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)庫撐爆。
- 針對查詢的接口: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(jìn)行數(shù)字簽名。因?yàn)橐淮握5腍TTP請求,從發(fā)出到達(dá)服務(wù)器一般都不會(huì)超過60s,所以服務(wù)器收到HTTP請求之后,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(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了60s,所以此時(shí)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(shí)間戳,則sign1參數(shù)對應(yīng)的數(shù)字簽名就會(huì)失效,因?yàn)楹诳筒恢篮灻罔€,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(jìn)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(huì)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(jī)字符串,要求每次請求時(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,說明這個(gè) key 在 60s 內(nèi)已經(jīng)被使用了,那么這個(gè)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(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題。
代碼實(shí)現(xiàn)
接下來以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)建請求頭對象
@Data @Builder public class RequestHeader { private String sign ; private Long timestamp ; private String nonce; }
2、工具類從HttpServletRequest獲取請求參數(shù)
@Slf4j @UtilityClass public class HttpDataUtil { /** * post請求處理:獲取 Body 參數(shù),轉(zhuǎn)換為SortedMap * * @param request */ public SortedMap<String, String> 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<String, String> getUrlParams(HttpServletRequest request) { String param = ""; SortedMap<String, String> 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; } }
這里的參數(shù)放入SortedMap中對其進(jìn)行字典排序,前端構(gòu)建簽名時(shí)同樣需要對參數(shù)進(jìn)行字典排序。
3、簽名驗(yàn)證工具類
@Slf4j @UtilityClass public 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<String, String> 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); } }
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())); } }
防篡改和防重放我們會(huì)通過SpringBoot Filter來實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)安全校驗(yàn)
@Configuration public class SignFilterConfiguration { @Value("${sign.maxTime}") private String signMaxTime; ? //filter中的初始化參數(shù) private Map<String, String> 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(); } }
@Slf4j public class SignFilter implements Filter { @Resource private RedisUtil redisUtil; ? //從fitler配置中獲取sign過期時(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(yàn)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(yàn)證 * 判斷timestamp時(shí)間戳與當(dāng)前時(shí)間是否操過60s(過期時(shí)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<String, String> 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<Object> resultData = ResultData.fail(returnCode.getCode(), returnCode.getMessage()); WebUtils.writeJson(httpResponse,resultData); } ? @Override public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException { String signTime = filterConfig.getInitParameter("signMaxTime"); signMaxTime = Long.parseLong(signTime); } }
6、Redis工具類
@Component public class RedisUtil { @Resource private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate; ? /** * 判斷key是否存在 * @param key 鍵 * @return true 存在 false不存在 */ public boolean hasKey(String key) { try { return Boolean.TRUE.equals(redisTemplate.hasKey(key)); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } ? ? /** * 普通緩存放入并設(shè)置時(shí)間 * @param key 鍵 * @param value 值 * @param time 時(shí)間(秒) time要大于0 如果time小于等于0 將設(shè)置無限期 * @return true成功 false 失敗 */ public boolean set(String key, Object value, long time) { try { if (time > 0) { redisTemplate.opsForValue().set(key, value, time, TimeUnit.SECONDS); } else { set(key, value); } return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } ? /** * 普通緩存放入 * @param key 鍵 * @param value 值 * @return true成功 false失敗 */ public boolean set(String key, Object value) { try { redisTemplate.opsForValue().set(key, value); return true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return false; } } ? }
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