SpringBoot 如何保证接口安全？老鸟们都是这么玩的！

为什么要保证接口安全对于互联网来说，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和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。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制http://localhost/api/user/recharge?user_id=1001&amount=10

复制代码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：

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。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去 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：

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。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：

去 redis 中查找是否有 key 为 nonce:{nonce} 的 string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。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。

代码实现接下来以SpringBoot项目为例看看如何实现接口的防篡改和防重放功能。

1、构建请求头对象代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制@Data

@Builder

public class RequestHeader {

private String sign ;

private Long timestamp ;

private String nonce;

}

复制代码2、工具类从HttpServletRequest获取请求参数代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制@Slf4j

@UtilityClass

public class HttpDataUtil {

/**

* post请求处理：获取 Body 参数，转换为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请求处理：将URL请求参数转换成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;

}

}

复制代码这里的参数放入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、签名验证工具类代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制@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 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);

}

}

复制代码4、HttpServletRequest包装类代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制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()));

}

}

复制代码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代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制@Configuration

public class SignFilterConfiguration {

@Value("${sign.maxTime}")

private String signMaxTime;

​

//filter中的初始化参数

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");

// 设置过滤器被调用的顺序

registration.setOrder(1);

return registration;

}

​

@Bean

public Filter signFilter() {

return new SignFilter();

}

}

复制代码代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制@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 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