go-gin-api 路由中间件 - 签名验证（七）

概览

首先同步下项目概况：


上篇文章分享了，路由中间件 - jaeger 链路追踪（实战篇），文章反响真是出乎意料， 「go中国」 公众号也转发了，有很多朋友加我好友交流，直呼我大神，其实我哪是什么大神，只不过在本地实践了而已，对于 go 语言的使用，我还是个新人，在这里感谢大家的厚爱！
这篇文章咱们分享：路由中间件 - 签名验证。

为什么使用签名验证？

这个就不用多说了吧，主要是为了保证接口安全和识别调用方身份，基于这两点，咱们一起设计下签名。

调用方需要申请 app key 和 app secret。

app key 用来识别调用方身份。

app secret 用来加密生成签名使用。

当然生成的签名还需要满足以下几点：

    可变性：每次的签名必须是不一样的。

    时效性：每次请求的时效性，过期作废。

    唯一性：每次的签名是唯一的。

    完整性：能够对传入数据进行验证，防止篡改。

举个例子：

/api?param_1=xxx&param_2=xxx，其中 param_1 和 param_2 是两个参数。

如果增加了签名验证，需要再传递几个参数：

    ak 表示app key，用来识别调用方身份。

    ts 表示时间戳，用来验证接口的时效性。

    sn 表示签名加密串，用来验证数据的完整性，防止数据篡改。

sn 是通过 app secret 和 传递的参数 进行加密的。

最终传递的参数如下：

/api?param_1=xxx&param_2=xxx&ak=xxx&ts=xxx&sn=xxx

在这说一个调试技巧，ts 和 sn 参数每次都手动生成太麻烦了，当传递 debug=1 的时候，会返回 ts 和 sn , 具体看下代码就清楚了。

这篇文章分享三种实现签名的方式，分别是：md5 组合加密、aes 对称加密、rsa 非对称加密。

废话不多说，进入主题。

md5 组合
生成签名

首先，封装一个 go 的 md5 方法：

    func md5(str string) string {    
        s := md5.new()    
        s.write([]byte(str))    
        return hex.encodetostring(s.sum(nil))    
    }

进行加密：

    appkey     = "demo"    
    appsecret  = "xxx"    
    encryptstr = "param_1=xxx&param_2=xxx&ak="+appkey+"&ts=xxx"    
    // 自定义验证规则    
    sn = md5(appsecret + encryptstr + appsecret)

 

验证签名

通过传递参数，再次生成签名，如果将传递的签名与生成的签名进行对比。

相同，表示签名验证成功。

不同，表示签名验证失败。

中间件 - 代码实现

 

   var appsecret string    
    // md5 组合加密    
    func setup() gin.handlerfunc {    
        return func(c *gin.context) {    
            utilgin := util.gin{ctx: c}    
            sign, err := verifysign(c)    
            if sign != nil {    
                utilgin.response(-1, "debug sign", sign)    
                c.abort()    
                return    
            }    
            if err != nil {    
                utilgin.response(-1, err.error(), sign)    
                c.abort()    
                return    
            }    
            c.next()    
        }    
    }    
    // 验证签名    
    func verifysign(c *gin.context) (map[string]string, error) {    
        _ = c.request.parseform()    
        req   := c.request.form    
        debug := strings.join(c.request.form["debug"], "")    
        ak    := strings.join(c.request.form["ak"], "")    
        sn    := strings.join(c.request.form["sn"], "")    
        ts    := strings.join(c.request.form["ts"], "")    
        // 验证来源    
        value, ok := config.apiauthconfig[ak]    
        if ok {    
            appsecret = value["md5"]    
        } else {    
            return nil, errors.new("ak error")    
        }    
        if debug == "1" {    
            currentunix := util.getcurrentunix()    
            req.set("ts", strconv.formatint(currentunix, 10))    
            res := map[string]string{    
                "ts": strconv.formatint(currentunix, 10),    
                "sn": createsign(req),    
            }    
            return res, nil    
        }    
        // 验证过期时间    
        timestamp := time.now().unix()    
        exp, _    := strconv.parseint(config.appsignexpiry, 10, 64)    
        tsint, _  := strconv.parseint(ts, 10, 64)    
        if tsint > timestamp || timestamp - tsint >= exp {    
            return nil, errors.new("ts error")    
        }    
        // 验证签名    
        if sn == "" || sn != createsign(req) {    
            return nil, errors.new("sn error")    
        }    
        return nil, nil    
    }    
    // 创建签名    
    func createsign(params url.values) string {    
        // 自定义 md5 组合    
        return util.md5(appsecret + createencryptstr(params) + appsecret)    
    }    
    func createencryptstr(params url.values) string {    
        var key []string    
        var str = ""    
        for k := range params {    
            if k != "sn" && k != "debug" {    
                key = append(key, k)    
            }    
        }    
        sort.strings(key)    
        for i := 0; i < len(key); i++ {    
            if i == 0 {    
                str = fmt.sprintf("%v=%v", key[i], params.get(key[i]))    
            } else {    
                str = str + fmt.sprintf("&%v=%v", key[i], params.get(key[i]))    
            }    
        }    
        return str    
    }

 

aes 对称加密

在使用前，咱们先了解下什么是对称加密？

对称加密就是使用同一个密钥即可以加密也可以解密，这种方法称为对称加密。

常用算法：des、aes。

其中 aes 是 des 的升级版，密钥长度更长，选择更多，也更灵活，安全性更高，速度更快，咱们直接上手 aes 加密。

优点

算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

缺点

发送方和接收方必须商定好密钥，然后使双方都能保存好密钥，密钥管理成为双方的负担。

应用场景

相对大一点的数据量或关键数据的加密。

生成签名

首先，封装 go 的 aesencrypt 加密方法 和 aesdecrypt 解密方法。

 

   // 加密 aes_128_cbc    
    func aesencrypt (encryptstr string, key []byte, iv string) (string, error) {    
        encryptbytes := []byte(encryptstr)    
        block, err   := aes.newcipher(key)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        blocksize := block.blocksize()    
        encryptbytes = pkcs5padding(encryptbytes, blocksize)    
        blockmode := cipher.newcbcencrypter(block, []byte(iv))    
        encrypted := make([]byte, len(encryptbytes))    
        blockmode.cryptblocks(encrypted, encryptbytes)    
        return base64.urlencoding.encodetostring(encrypted), nil    
    }    
    // 解密    
    func aesdecrypt (decryptstr string, key []byte, iv string) (string, error) {    
        decryptbytes, err := base64.urlencoding.decodestring(decryptstr)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        block, err := aes.newcipher(key)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        blockmode := cipher.newcbcdecrypter(block, []byte(iv))    
        decrypted := make([]byte, len(decryptbytes))    
        blockmode.cryptblocks(decrypted, decryptbytes)    
        decrypted = pkcs5unpadding(decrypted)    
        return string(decrypted), nil    
    }    
    func pkcs5padding (ciphertext []byte, blocksize int) []byte {    
        padding := blocksize - len(ciphertext)%blocksize    
        padtext := bytes.repeat([]byte{byte(padding)}, padding)    
        return append(ciphertext, padtext...)    
    }    
    func pkcs5unpadding (decrypted []byte) []byte {    
        length := len(decrypted)    
        unpadding := int(decrypted[length-1])    
        return decrypted[:(length - unpadding)]    
    }

 

进行加密：

 

  appkey     = "demo"    
    appsecret  = "xxx"    
    encryptstr = "param_1=xxx&param_2=xxx&ak="+appkey+"&ts=xxx"    
    sn = aesencrypt(encryptstr, appsecret)

 

验证签名

decryptstr = aesdecrypt(sn, app_secret)

 

将加密前的字符串与解密后的字符串做个对比。

相同，表示签名验证成功。

不同，表示签名验证失败。

中间件 - 代码实现

  

 var appsecret string    
    // aes 对称加密    
    func setup() gin.handlerfunc {    
        return func(c *gin.context) {    
            utilgin := util.gin{ctx: c}    
            sign, err := verifysign(c)    
            if sign != nil {    
                utilgin.response(-1, "debug sign", sign)    
                c.abort()    
                return    
            }    
            if err != nil {    
                utilgin.response(-1, err.error(), sign)    
                c.abort()    
                return    
            }    
            c.next()    
        }    
    }    
    // 验证签名    
    func verifysign(c *gin.context) (map[string]string, error) {    
        _ = c.request.parseform()    
        req   := c.request.form    
        debug := strings.join(c.request.form["debug"], "")    
        ak    := strings.join(c.request.form["ak"], "")    
        sn    := strings.join(c.request.form["sn"], "")    
        ts    := strings.join(c.request.form["ts"], "")    
        // 验证来源    
        value, ok := config.apiauthconfig[ak]    
        if ok {    
            appsecret = value["aes"]    
        } else {    
            return nil, errors.new("ak error")    
        }    
        if debug == "1" {    
            currentunix := util.getcurrentunix()    
            req.set("ts", strconv.formatint(currentunix, 10))    
            sn, err := createsign(req)    
            if err != nil {    
                return nil, errors.new("sn exception")    
            }    
            res := map[string]string{    
                "ts": strconv.formatint(currentunix, 10),    
                "sn": sn,    
            }    
            return res, nil    
        }    
        // 验证过期时间    
        timestamp := time.now().unix()    
        exp, _    := strconv.parseint(config.appsignexpiry, 10, 64)    
        tsint, _  := strconv.parseint(ts, 10, 64)    
        if tsint > timestamp || timestamp - tsint >= exp {    
            return nil, errors.new("ts error")    
        }    
        // 验证签名    
        if sn == "" {    
            return nil, errors.new("sn error")    
        }    
        decryptstr, decrypterr := util.aesdecrypt(sn, []byte(appsecret), appsecret)    
        if decrypterr != nil {    
            return nil, errors.new(decrypterr.error())    
        }    
        if decryptstr != createencryptstr(req) {    
            return nil, errors.new("sn error")    
        }    
        return nil, nil    
    }    
    // 创建签名    
    func createsign(params url.values) (string, error) {    
        return util.aesencrypt(createencryptstr(params), []byte(appsecret), appsecret)    
    }    
    func createencryptstr(params url.values) string {    
        var key []string    
        var str = ""    
        for k := range params {    
            if k != "sn" && k != "debug" {    
                key = append(key, k)    
            }    
        }    
        sort.strings(key)    
        for i := 0; i < len(key); i++ {    
            if i == 0 {    
                str = fmt.sprintf("%v=%v", key[i], params.get(key[i]))    
            } else {    
                str = str + fmt.sprintf("&%v=%v", key[i], params.get(key[i]))    
            }    
        }    
        return str    
    }

 

rsa 非对称加密

和上面一样，在使用前，咱们先了解下什么是非对称加密？

非对称加密就是需要两个密钥来进行加密和解密，这两个秘钥分别是公钥（public key）和私钥（private key），这种方法称为非对称加密。

常用算法：rsa。

优点

与对称加密相比，安全性更好，加解密需要不同的密钥，公钥和私钥都可进行相互的加解密。

缺点

加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。

应用场景

适合于对安全性要求很高的场景，适合加密少量数据，比如支付数据、登录数据等。

创建签名

首先，封装 go 的 rsapublicencrypt 公钥加密方法 和 rsaprivatedecrypt 解密方法。

 

   // 公钥加密    
    func rsapublicencrypt(encryptstr string, path string) (string, error) {    
        // 打开文件    
        file, err := os.open(path)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        defer file.close()    
        // 读取文件内容    
        info, _ := file.stat()    
        buf := make([]byte,info.size())    
        file.read(buf)    
        // pem 解码    
        block, _ := pem.decode(buf)    
        // x509 解码    
        publickeyinterface, err := x509.parsepkixpublickey(block.bytes)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        // 类型断言    
        publickey := publickeyinterface.(*rsa.publickey)    
        //对明文进行加密    
        encryptedstr, err := rsa.encryptpkcs1v15(rand.reader, publickey, []byte(encryptstr))    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        //返回密文    
        return base64.urlencoding.encodetostring(encryptedstr), nil    
    }    
    // 私钥解密    
    func rsaprivatedecrypt(decryptstr string, path string) (string, error) {    
        // 打开文件    
        file, err := os.open(path)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        defer file.close()    
        // 获取文件内容    
        info, _ := file.stat()    
        buf := make([]byte,info.size())    
        file.read(buf)    
        // pem 解码    
        block, _ := pem.decode(buf)    
        // x509 解码    
        privatekey, err := x509.parsepkcs1privatekey(block.bytes)    
        if err != nil {    
            return "", err    
        }    
        decryptbytes, err := base64.urlencoding.decodestring(decryptstr)    
        //对密文进行解密    
        decrypted, _ := rsa.decryptpkcs1v15(rand.reader,privatekey,decryptbytes)    
        //返回明文    
        return string(decrypted), nil    
    }

 

调用方 申请 公钥（public key），然后进行加密：

 

   appkey     = "demo"    
    appsecret  = "公钥"    
    encryptstr = "param_1=xxx&param_2=xxx&ak="+appkey+"&ts=xxx"    
    sn = rsapublicencrypt(encryptstr, appsecret)

 

验证签名

decryptstr = rsaprivatedecrypt(sn, app_secret)

 

将加密前的字符串与解密后的字符串做个对比。

相同，表示签名验证成功。

不同，表示签名验证失败。

中间件 - 代码实现

 

   var appsecret string    
    // rsa 非对称加密    
    func setup() gin.handlerfunc {    
        return func(c *gin.context) {    
            utilgin := util.gin{ctx: c}    
            sign, err := verifysign(c)    
            if sign != nil {    
                utilgin.response(-1, "debug sign", sign)    
                c.abort()    
                return    
            }    
            if err != nil {    
                utilgin.response(-1, err.error(), sign)    
                c.abort()    
                return    
            }    
            c.next()    
        }    
    }    
    // 验证签名    
    func verifysign(c *gin.context) (map[string]string, error) {    
        _ = c.request.parseform()    
        req   := c.request.form    
        debug := strings.join(c.request.form["debug"], "")    
        ak    := strings.join(c.request.form["ak"], "")    
        sn    := strings.join(c.request.form["sn"], "")    
        ts    := strings.join(c.request.form["ts"], "")    
        // 验证来源    
        value, ok := config.apiauthconfig[ak]    
        if ok {    
            appsecret = value["rsa"]    
        } else {    
            return nil, errors.new("ak error")    
        }    
        if debug == "1" {    
            currentunix := util.getcurrentunix()    
            req.set("ts", strconv.formatint(currentunix, 10))    
            sn, err := createsign(req)    
            if err != nil {    
                return nil, errors.new("sn exception")    
            }    
            res := map[string]string{    
                "ts": strconv.formatint(currentunix, 10),    
                "sn": sn,    
            }    
            return res, nil    
        }    
        // 验证过期时间    
        timestamp := time.now().unix()    
        exp, _    := strconv.parseint(config.appsignexpiry, 10, 64)    
        tsint, _  := strconv.parseint(ts, 10, 64)    
        if tsint > timestamp || timestamp - tsint >= exp {    
            return nil, errors.new("ts error")    
        }    
        // 验证签名    
        if sn == "" {    
            return nil, errors.new("sn error")    
        }    
        decryptstr, decrypterr := util.rsaprivatedecrypt(sn, config.apprsaprivatefile)    
        if decrypterr != nil {    
            return nil, errors.new(decrypterr.error())    
        }    
        if decryptstr != createencryptstr(req) {    
            return nil, errors.new("sn error")    
        }    
        return nil, nil    
    }    
    // 创建签名    
    func createsign(params url.values) (string, error) {    
        return util.rsapublicencrypt(createencryptstr(params), appsecret)    
    }    
    func createencryptstr(params url.values) string {    
        var key []string    
        var str = ""    
        for k := range params {    
            if k != "sn" && k != "debug" {    
                key = append(key, k)    
            }    
        }    
        sort.strings(key)    
        for i := 0; i < len(key); i++ {    
            if i == 0 {    
                str = fmt.sprintf("%v=%v", key[i], params.get(key[i]))    
            } else {    
                str = str + fmt.sprintf("&%v=%v", key[i], params.get(key[i]))    
            }    
        }    
        return str    
    }

 

如何调用？

与其他中间件调用方式一样，根据自己的需求*选择。

比如，使用 md5 组合：

.use(sign_md5.setup())

使用 aes 对称加密：

.use(sign_aes.setup())

使用 rsa 非对称加密：

.use(sign_rsa.setup())

性能测试

既然 rsa 非对称加密，最安全，那么统一都使用它吧。

no！no！no！绝对不行！

为什么我要激动，因为我以前遇到过这个坑呀，都是血泪的教训呀...

咱们挨个测试下性能：

md5

    func md5test(c *gin.context) {    
        starttime  := time.now()    
        appsecret  := "igkibx71ief382pt"    
        encryptstr := "param_1=xxx&param_2=xxx&ak=xxx&ts=1111111111"    
        count      := 1000000    
        for i := 0; i < count; i++ {    
            // 生成签名    
            util.md5(appsecret + encryptstr + appsecret)    
            // 验证签名    
            util.md5(appsecret + encryptstr + appsecret)    
        }    
        utilgin := util.gin{ctx: c}    
        utilgin.response(1, fmt.sprintf("%v次 - %v", count, time.since(starttime)), nil)    
    }

 

模拟 一百万 次请求，大概执行时长在 1.1s ~ 1.2s 左右。

aes

    func aestest(c *gin.context) {    
        starttime  := time.now()    
        appsecret  := "igkibx71ief382pt"    
        encryptstr := "param_1=xxx&param_2=xxx&ak=xxx&ts=1111111111"    
        count      := 1000000    
        for i := 0; i < count; i++ {    
            // 生成签名    
            sn, _ := util.aesencrypt(encryptstr, []byte(appsecret), appsecret)    
            // 验证签名    
            util.aesdecrypt(sn, []byte(appsecret), appsecret)    
        }    
        utilgin := util.gin{ctx: c}    
        utilgin.response(1, fmt.sprintf("%v次 - %v", count, time.since(starttime)), nil)    
    }

 

模拟 一百万 次请求，大概执行时长在 1.8s ~ 1.9s 左右。

rsa

    func rsatest(c *gin.context) {    
        starttime  := time.now()    
        encryptstr := "param_1=xxx&param_2=xxx&ak=xxx&ts=1111111111"    
        count      := 500    
        for i := 0; i < count; i++ {    
            // 生成签名    
            sn, _ := util.rsapublicencrypt(encryptstr, "rsa/public.pem")    
            // 验证签名    
            util.rsaprivatedecrypt(sn, "rsa/private.pem")    
        }    
        utilgin := util.gin{ctx: c}    
        utilgin.response(1, fmt.sprintf("%v次 - %v", count, time.since(starttime)), nil)    
    }

 

我不敢模拟 一百万 次请求，还不知道啥时候能搞定呢，咱们模拟 500 次试试。

模拟 500 次请求，大概执行时长在 1s 左右。

上面就是我本地的执行效果，大家可以质疑我的电脑性能差，封装的方法有问题...

你们也可以试试，看看性能差距是不是这么大。
php 与 go 加密方法如何互通？

如果我是写 php 的，生成签名的方法用 php 能实现吗？

肯定能呀！

我用 php 也实现了上面的 3 种方法，可能会有一些小调整，总体问题不大，相关 demo 已上传到 github：

https://github.com/xinliangnote/encrypt

好了，就到这了。