SpringBoot 如何保证接口安全?老鸟们都是这么玩的!

Posted 飘渺Jam

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了SpringBoot 如何保证接口安全?老鸟们都是这么玩的!相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

大家好,我是飘渺。

对于互联网来说,只要你系统的接口暴露在外网,就避免不了接口安全问题。如果你的接口在外网裸奔,只要让黑客知道接口的地址和参数就可以调用,那简直就是灾难。

举个例子:你的网站用户注册的时候,需要填写手机号,发送手机验证码,如果这个发送验证码的接口没有经过特殊安全处理,那这个短信接口早就被人盗刷不知道浪费多少钱了。

那如何保证接口安全呢?

一般来说,暴露在外网的api接口需要做到防篡改防重放才能称之为安全的接口。

防篡改

我们知道http 是一种无状态的协议,服务端并不知道客户端发送的请求是否合法,也并不知道请求中的参数是否正确。

举个例子, 现在有个充值的接口,调用后可以给用户增加对应的余额。

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

如果非法用户通过抓包获取到接口参数后,修改user_id 或 amount的值就可以实现给任意账户添加余额的目的。

如何解决

采用https协议可以将传输的明文进行加密,但是黑客仍然可以截获传输的数据包,进一步伪造请求进行重放攻击。如果黑客使用特殊手段让请求方设备使用了伪造的证书进行通信,那么https加密的内容也会被解密。

一般的做法有2种:

  1. 采用https方式把接口的数据进行加密传输,即便是被黑客破解,黑客也花费大量的时间和精力去破解。

  2. 接口后台对接口的请求参数进行验证,防止被黑客篡改;


  • 步骤1:客户端使用约定好的秘钥对传输的参数进行加密,得到签名值sign1,并且将签名值也放入请求的参数中,发送请求给服务端

  • 步骤2:服务端接收到客户端的请求,然后使用约定好的秘钥对请求的参数再次进行签名,得到签名值sign2。

  • 步骤3:服务端比对sign1和sign2的值,如果不一致,就认定为被篡改,非法请求。

防重放

防重放也叫防复用。简单来说就是我获取到这个请求的信息之后什么也不改,,直接拿着接口的参数 重复请求这个充值的接口。此时我的请求是合法的, 因为所有参数都是跟合法请求一模一样的。

重放攻击会造成两种后果:

  1. 针对插入数据库接口:重放攻击,会出现大量重复数据,甚至垃圾数据会把数据库撑爆。

  2. 针对查询的接口:黑客一般是重点攻击慢查询接口,例如一个慢查询接口1s,只要黑客发起重放攻击,就必然造成系统被拖垮,数据库查询被阻塞死。

对于重放攻击一般有两种做法:

基于timestamp的方案

每次HTTP请求,都需要加上timestamp参数,然后把timestamp和其他参数一起进行数字签名。因为一次正常的HTTP请求,从发出到达服务器一般都不会超过60s,所以服务器收到HTTP请求之后,首先判断时间戳参数与当前时间比较,是否超过了60s,如果超过了则认为是非法请求。

一般情况下,黑客从抓包重放请求耗时远远超过了60s,所以此时请求中的timestamp参数已经失效了。如果黑客修改timestamp参数为当前的时间戳,则sign1参数对应的数字签名就会失效,因为黑客不知道签名秘钥,没有办法生成新的数字签名。

但是这种方式的漏洞也是显而易见,如果在60s之内进行重放攻击,那就没办法了,所以这种方式不能保证请求仅一次有效。

老鸟们一般会采取下面这种方案,既可以解决接口重放问题,又可以解决接口一次请求有效的问题。

基于nonce + timestamp 的方案

nonce的意思是仅一次有效的随机字符串,要求每次请求时该参数要保证不同。实际使用用户信息+时间戳+随机数等信息做个哈希之后,作为nonce参数。

此时服务端的处理流程如下:

  1. 去 redis 中查找是否有 key 为 nonce:nonce 的 string

  2. 如果没有,则创建这个 key,把这个 key 失效的时间和验证 timestamp 失效的时间一致,比如是 60s。

  3. 如果有,说明这个 key 在 60s 内已经被使用了,那么这个请求就可以判断为重放请求。


这种方案nonce和timestamp参数都作为签名的一部分传到后端,基于timestamp方案可以让黑客只能在60s内进行重放攻击,加上nonce随机数以后可以保证接口只能被调用一次,可以很好的解决重放攻击问题。

代码实现

接下来通过实际代码来看看如何实现接口的防篡改和防重放。

1、构建请求头对象

@Data
@Builder
public class RequestHeader 
   private String sign ;
   private Long timestamp ;
   private String nonce;

2、工具类从HttpServletRequest获取请求参数

@Slf4j
@UtilityClass
public class HttpDataUtil 
    /**
     * post请求处理:获取 Body 参数,转换为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请求处理:将URL请求参数转换成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;
    

这里的参数放入SortedMap中对其进行字典排序,前端构建签名时同样需要对参数进行字典排序。

3、签名验证工具类

@Slf4j
@UtilityClass
public class SignUtil 
    /**
     * 验证签名
     * 验证算法: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);
    

    /**
     * 验证签名
     */
    public boolean verifySign(String params, RequestHeader requestHeader) 
        log.debug("客户端签名: ", requestHeader.getSign());
        if (StringUtils.isEmpty(params)) 
            return false;
        
        log.info("客户端上传内容: ", params);
        String paramsSign = DigestUtils.md5DigestAsHex(params.getBytes()).toUpperCase();
        log.info("客户端上传内容加密后的签名结果: ", paramsSign);
        return requestHeader.getSign().equals(paramsSign);
    

4、HttpServletRequest包装类

public class SignRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper 
    //用于将流保存下来
    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()));
    

防篡改和防重放我们会通过SpringBoot Filter来实现,而编写的filter过滤器需要读取request数据流,但是request数据流只能读取一次,需要自己实现HttpServletRequestWrapper对数据流包装,目的是将request流保存下来。

5、创建过滤器实现安全校验

@Configuration
public class SignFilterConfiguration 
    @Value("$sign.maxTime")
    private String signMaxTime;

    //filter中的初始化参数
    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");
        // 设置过滤器被调用的顺序
        registration.setOrder(1);
        return registration;
    

    @Bean
    public Filter signFilter() 
        return new SignFilter();
    
@Slf4j
public class SignFilter implements Filter 
    @Resource
    private RedisUtil redisUtil;

    //从fitler配置中获取sign过期时间
    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("过滤URL:", httpRequest.getRequestURI());

        HttpServletRequestWrapper requestWrapper = new SignRequestWrapper(httpRequest);
        //构建请求头
        RequestHeader requestHeader = RequestHeader.builder()
                .nonce(httpRequest.getHeader("x-Nonce"))
                .timestamp(Long.parseLong(httpRequest.getHeader("X-Time")))
                .sign(httpRequest.getHeader("X-Sign"))
                .build();

        //验证请求头是否存在
        if(StringUtils.isEmpty(requestHeader.getSign()) || ObjectUtils.isEmpty(requestHeader.getTimestamp()) || StringUtils.isEmpty(requestHeader.getNonce()))
            responseFail(httpResponse, ReturnCode.ILLEGAL_HEADER);
            return;
        

        /*
         * 1.重放验证
         * 判断timestamp时间戳与当前时间是否操过60s(过期时间根据业务情况设置),如果超过了就提示签名过期。
         */
        long now = System.currentTimeMillis() / 1000;

        if (now - requestHeader.getTimestamp() > signMaxTime) 
            responseFail(httpResponse,ReturnCode.REPLAY_ERROR);
            return;
        

        //2. 判断nonce
        boolean nonceExists = redisUtil.hasKey(NONCE_KEY + requestHeader.getNonce());
        if(nonceExists)
            //请求重复
            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工具类

@Component
public class RedisUtil 
    @Resource
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    /**
     * 判断key是否存在
     * @param key 键
     * @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;
        
    


    /**
     * 普通缓存放入并设置时间
     * @param key   键
     * @param value 值
     * @param time  时间(秒) time要大于0 如果time小于等于0 将设置无限期
     * @return true成功 false 失败
     */
    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;
        
    

    /**
     * 普通缓存放入
     * @param key   键
     * @param value 值
     * @return true成功 false失败
     */
    public boolean set(String key, Object value) 
        try 
            redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
            return true;
         catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
            return false;
        
    

tips : 老鸟系列源码已经上传至GitHub,需要的关注本公众号并回复关键字 0923 获取源码地址。

在看、点赞、转发,是对我最大的鼓励。您的支持就是我坚持下去的最大动力!

另外我的 知识星球 开通了,公众号回复关键词 知识星球 获取限量30元优惠券加入,每天不到3毛钱。目前更新了SpringCloud alibaba开发实战、Kubernetes云原生实战、设计模式实战、一起学DDD 等....


加我好友,拉你进群!

以上是关于SpringBoot 如何保证接口安全?老鸟们都是这么玩的!的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

SpringBoot 如何保证接口安全?老鸟们都是这么玩的!

Spring BootSpringBoot 如何保证接口安全?老鸟们都是这么玩的!

SpringBoot 如何异步编程,老鸟们都这么玩的

SpringBoot 如何异步编程,老鸟们都这么玩的

SpringBoot 如何异步编程,老鸟们都这么玩的

SpringBoot 如何生成接口文档,老鸟们都这么玩的!