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：

1. 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）
2. 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）
3. 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）
4. 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

链接：https://pan.baidu.com/s/1vguxjtry-v5tlqhjtckdbw
提取码：qy38