java安全入门篇之接口验签
文章大纲
一、加密与验签介绍
二、接口验签实操
三、项目源码下载
一、加密与验签介绍
大多数公共网络是不安全的，一切基于HTTP协议的请求/响应(Request or Response)都是可以被截获的、篡改、重放(重发)的。因此我们需要考虑以下几点内容：
- 防伪装攻击（案例：在公共网络环境中，第三方 有意或恶意 的调用我们的接口）
- 防篡改攻击（案例：在公共网络环境中，请求头/查询字符串/内容 在传输过程被修改）
- 防重放攻击（案例：在公共网络环境中，请求被截获，稍后被重放或多次重放）
- 防数据信息泄漏（案例：截获用户登录请求，截获到账号、密码等）
二、接口验签实操
1. 实操说明
接口加密与验签的方法有非常多，比如RSA（后期进行讲解）,基于token等方式，而对于普通项目，我认为最重要的是防伪装攻击、防篡改攻击、防重放攻击。因为接下来的实操，主要围绕以下几点进行。
2. 逻辑讲解
客户端操作
（1）用户登录成功后，会接收到对应的key值和key过期时间，该key是经过32位小写加密，且编码格式为UTF-8
（2）接口请求时，将请求的参数，通过key-value方式进行字典升序，且编码成UTF-8形式
（3）将key值拼接在升序且编码后的字符串前面，进行MD32位小写加密，其编码成UTF-8形式形成签名，连同请求参数一同发送至后台
（4）退出登录时，需要通知后台失效该用户的key
（5）补充说明1：对于登录接口，如果检测到用户账号密码错误，则判断错误次数后，在一定时间内进行登录禁止，如果登录禁止解除后，用户再次出现错误，则延长限制时间
（6）补充说明2：对于无需登录接口，需要限制客户端请求次数，进行接口防刷保护
服务端操作
（1）当用户登录成功时，生成与该用户对应的key值返回给用户端，同时将id与key缓存在redis中
（2）当接收到请求时，根据请求id去redis查询对应key是多少，查不到则代表没有请求权限，将该用户系统信息，请求项目名、接口名，请求时间、错误类型（用户信息不正确/参数与签名不一致）存进redis（缓存进磁盘），当ip错误次数超过一定次数后，限制ip访问项目
（3）将key和请求参数按客户端同样方式进行签名，与请求的sign进行比较
（4）如果验签不一致，将该用户系统信息，请求项目名、接口名，请求时间、错误类型（用户信息不正确/参数与签名不一致）存进redis，当ip错误次数超过一定次数时，限制ip访问所有项目，若验签通过，则进行接口放行，且将用户系统信息，请求项目名、接口名，请求时间缓存进日志中（存进磁盘）
Redis参数需记录信息
1.用户信息：id，用户key，客户端请求系统信息
2.验签错误信息：用户系统信息，请求项目名、接口名、请求时间、错误类型（用户信息不正确/参数与签名不一致）
日志缓存信息
接口请求成功信息：用户系统信息，请求项目名、接口名，请求时间
3.代码讲解
用户登录成功、生成key参数
//模拟用户登录成功
public String getMd5Key() {
return "de456878b58568e29773e6a53b39d6ef";
}
获取客户端信息
/**
* 获取客户端的信息
* @author 吴晓畅
*
*/
public final class SystemUtils {
/**
* 获取访问者IP
* 在一般情况下使用Request.getRemoteAddr()即可，但是经过nginx等反向代理软件后，这个方法会失效。
*
* 本方法先从Header中获取X-Real-IP，如果不存在再从X-Forwarded-For获得第一个IP(用,分割)，
* 如果还不存在则调用Request .getRemoteAddr()。
* @param request
* @return
*/
public String getIpAddr(HttpServletRequest request) {
String ip = request.getHeader("X-Real-IP");
if (ip!= null && !"".equals(ip) && !"unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
return ip;
}
ip = request.getHeader("X-Forwarded-For");
if (ip!= null && !"".equals(ip) && !"unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
// 多次反向代理后会有多个IP值，第一个为真实IP。
int index = ip.indexOf(',');
if (index != -1) {
return ip.substring(0, index);
} else {
return ip;
}
} else {
return request.getRemoteAddr();
}
}
/**
* 获取来访者的浏览器版本
* @param request
* @return
*/
public String getRequestBrowserInfo(HttpServletRequest request){
String browserVersion = null;
String header = request.getHeader("user-agent");
if(header == null || header.equals("")){
return "";
}
if(header.indexOf("MSIE")>0){
browserVersion = "IE";
}else if(header.indexOf("Firefox")>0){
browserVersion = "Firefox";
}else if(header.indexOf("Chrome")>0){
browserVersion = "Chrome";
}else if(header.indexOf("Safari")>0){
browserVersion = "Safari";
}else if(header.indexOf("Camino")>0){
browserVersion = "Camino";
}else if(header.indexOf("Konqueror")>0){
browserVersion = "Konqueror";
}
return browserVersion;
}
/**
* 获取系统版本信息
* @param request
* @return
*/
public String getRequestSystemInfo(HttpServletRequest request){
String systenInfo = null;
String header = request.getHeader("user-agent");
if(header == null || header.equals("")){
return "";
}
//得到用户的操作系统
if (header.indexOf("NT 6.0") > 0){
systenInfo = "Windows Vista/Server 2008";
} else if (header.indexOf("NT 5.2") > 0){
systenInfo = "Windows Server 2003";
} else if (header.indexOf("NT 5.1") > 0){
systenInfo = "Windows XP";
} else if (header.indexOf("NT 6.0") > 0){
systenInfo = "Windows Vista";
} else if (header.indexOf("NT 6.1") > 0){
systenInfo = "Windows 7";
} else if (header.indexOf("NT 6.2") > 0){
systenInfo = "Windows Slate";
} else if (header.indexOf("NT 6.3") > 0){
systenInfo = "Windows 9";
} else if (header.indexOf("NT 5") > 0){
systenInfo = "Windows 2000";
} else if (header.indexOf("NT 4") > 0){
systenInfo = "Windows NT4";
} else if (header.indexOf("Me") > 0){
systenInfo = "Windows Me";
} else if (header.indexOf("98") > 0){
systenInfo = "Windows 98";
} else if (header.indexOf("95") > 0){
systenInfo = "Windows 95";
} else if (header.indexOf("Mac") > 0){
systenInfo = "Mac";
} else if (header.indexOf("Unix") > 0){
systenInfo = "UNIX";
} else if (header.indexOf("Linux") > 0){
systenInfo = "Linux";
} else if (header.indexOf("SunOS") > 0){
systenInfo = "SunOS";
}
return systenInfo;
}
/**
* 获取来访者的主机名称
* @param ip
* @return
*/
public String getHostName(String ip){
InetAddress inet;
try {
inet = InetAddress.getByName(ip);
return inet.getHostName();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
}
return "";
}
/**
* 命令获取mac地址
* @param cmd
* @return
*/
private String callCmd(String[] cmd) {
String result = "";
String line = "";
try {
Process proc = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
InputStreamReader is = new InputStreamReader(proc.getInputStream());
BufferedReader br = new BufferedReader (is);
while ((line = br.readLine ()) != null) {
result += line;
}
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
/**
*
*
*
* @param cmd
* 第一个命令
*
* @param another
* 第二个命令
*
* @return 第二个命令的执行结果
*
*/
private String callCmd(String[] cmd,String[] another) {
String result = "";
String line = "";
try {
Runtime rt = Runtime.getRuntime();
Process proc = rt.exec(cmd);
proc.waitFor(); // 已经执行完第一个命令，准备执行第二个命令
proc = rt.exec(another);
InputStreamReader is = new InputStreamReader(proc.getInputStream());
BufferedReader br = new BufferedReader (is);
while ((line = br.readLine ()) != null) {
result += line;
}
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
/**
*
*
*
* @param ip
* 目标ip,一般在局域网内
*
* @param sourceString
* 命令处理的结果字符串
*
* @param macSeparator
* mac分隔符号
*
* @return mac地址，用上面的分隔符号表示
*
*/
private String filterMacAddress(final String ip, final String sourceString,final String macSeparator) {
String result = "";
String regExp = "((([0-9,A-F,a-f]{1,2}" + macSeparator + "){1,5})[0-9,A-F,a-f]{1,2})";
Pattern pattern = Pattern.compile(regExp);
Matcher matcher = pattern.matcher(sourceString);
while(matcher.find()){
result = matcher.group(1);
if(sourceString.indexOf(ip) <= sourceString.lastIndexOf(matcher.group(1))) {
break; // 如果有多个IP,只匹配本IP对应的Mac.
}
}
return result;
}
/**
* @param ip
* 目标ip
* @return Mac Address
*
*/
private String getMacInWindows(final String ip){
String result = "";
String[] cmd = {"cmd","/c","ping " + ip};
String[] another = {"cmd","/c","arp -a"};
String cmdResult = callCmd(cmd,another);
result = filterMacAddress(ip,cmdResult,"-");
return result;
}
/**
*
* @param ip
* 目标ip
* @return Mac Address
*
*/
private String getMacInLinux(final String ip){
String result = "";
String[] cmd = {"/bin/sh","-c","ping " + ip + " -c 2 && arp -a" };
String cmdResult = callCmd(cmd);
result = filterMacAddress(ip,cmdResult,":");
return result;
}
/**
* 获取MAC地址
*
* @return 返回MAC地址
*/
public String getMacAddress(String ip){
String macAddress = "";
macAddress = getMacInWindows(ip).trim();
if(macAddress==null||"".equals(macAddress)){
macAddress = getMacInLinux(ip).trim();
}
return macAddress;
}
public String getSystemMessage(HttpServletRequest request)
{
String ip = getIpAddr(request);
String messsge = "IP地址为:" + ip + "&浏览器版本为:" + getRequestBrowserInfo(request) + "&系统版本为:" + getRequestSystemInfo(request)
+ "&主机名称为:" + getHostName(ip) + "&MAC地址为:" + getMacAddress(ip);
return messsge;
}
}
排序算法
/**
* 对参数按key进行字典升序排列
*/
public class SortUtils {
/**
* @param paraMap 参数
* @param encode 编码
* @param isLower 是否小写
* @return
*/
public static String formatUrlParam(Map<String, String> paraMap, String encode, boolean isLower) {
String params = "";
Map<String, String> map = paraMap;
try {
List<Entry<String, String>> itmes = new ArrayList<Entry<String, String>>(map.entrySet());
//对所有传入的参数按照字段名从小到大排序
//Collections.sort(items); 默认正序
//可通过实现Comparator接口的compare方法来完成自定义排序
Collections.sort(itmes, new Comparator<Entry<String, String>>() {
@Override
public int compare(Entry<String, String> o1, Entry<String, String> o2) {
// TODO Auto-generated method stub
return (o1.getKey().toString().compareTo(o2.getKey()));
}
});
//构造URL 键值对的形式
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (Entry<String, String> item : itmes) {
if (StringUtils.isNotBlank(item.getKey())) {
String key = item.getKey();
String val = item.getValue();
val = URLEncoder.encode(val, encode);
if (isLower) {
sb.append(key.toLowerCase() + "=" + val);
} else {
sb.append(key + "=" + val);
}
sb.append("&");
}
}
params = sb.toString();
if (!params.isEmpty()) {
params = params.substring(0, params.length() - 1);
}
} catch (Exception e) {
return "";
}
return params;
}
}
MD5加密算法
public class MD5Utils {
private static final String hexDigIts[] = {"0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","a","b","c","d","e","f"};
/**
* MD5加密
* @param origin 字符
* @param charsetname 编码
* @return
*/
public static String MD5Encode(String origin, String charsetname){
String resultString = null;
try{
resultString = new String(origin);
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
if(null == charsetname || "".equals(charsetname)){
resultString = byteArrayToHexString(md.digest(resultString.getBytes()));
}else{
resultString = byteArrayToHexString(md.digest(resultString.getBytes(charsetname)));
}
}catch (Exception e){
}
return resultString;
}
public static String byteArrayToHexString(byte b[]){
StringBuffer resultSb = new StringBuffer();
for(int i = 0; i < b.length; i++){
resultSb.append(byteToHexString(b[i]));
}
return resultSb.toString();
}
public static String byteToHexString(byte b){
int n = b;
if(n < 0){
n += 256;
}
int d1 = n / 16;
int d2 = n % 16;
return hexDigIts[d1] + hexDigIts[d2];
}
}
对客户端请求参数进行加签
/**
* 进行加签
*
* @param key 用户的key
*
* @param valueMap 需要签名的集合，未处理前的
* @return 处理后，返回的签名值
*/
public String getSign(String key, Map<String, String> valueMap)
{
String soreValueMap = SortUtils.formatUrlParam(valueMap, "utf-8", true);//对参数按key进行字典升序排列
String signVlue = key + soreValueMap;//将key拼接在请求参数的前面
String md5SignVlues = MD5Utils.MD5Encode(signVlue, "utf8");//形成MD5加密后的签名
return md5SignVlues;
}
进行验签
/**
* 进行验签操作
*
* @param valueMap 请求参数
*
* @param sign 接口调用方传过来的sign
*
* @return 验签成功返回true 否则返回false
*/
public boolean verifySign(Map<String, String> valueMap, String sign)
{
System.out.println("服务器接收签名为:"+sign);
String soreValueMap = SortUtils.formatUrlParam(valueMap, "utf-8", true);//对参数按key进行字典升序排列
String signVlue = getMd5Key() + soreValueMap;//将key拼接在请求参数的前面
String md5SignVlues = MD5Utils.MD5Encode(signVlue, "utf8");//形成MD5加密后的签名
System.out.println("服务端处理得到签名为:"+md5SignVlues);
if(md5SignVlues.equals(sign))
{
return true;
}
return false;
}
测试签名算法
@Test
// public void testSigm(HttpServletRequest request)
public void testSigm()
{
// SystemUtils systemUtils = new SystemUtils();
//
// System.out.println(systemUtils.getSystemMessage(request));
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("a", "200");
map.put("title", "测试标题");
map.put("content", "测试内容");
map.put("order_no","1807160812023");
Map<String, String> map2 = new HashMap<String, String>();
map2.put("a", "200");
map2.put("title", "测试标题");
map2.put("content", "测试内容");
map2.put("order_no","1807160812023");
String sign = getSign(getMd5Key(), map);
System.out.println(verifySign(map2, sign));
}
运行结果如下所示：
三、项目源码下载
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