SpringBoot整合Sa-Token實現(xiàn)?API?接口簽名安全校驗功能
更新時間：2023年07月18日 17:24:10 作者：sco5282
這篇文章主要介紹了SpringBoot整合Sa-Token實現(xiàn)?API?接口簽名安全校驗功能,本文通過實例代碼給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下
在涉及跨系統(tǒng)接口調用時，我們容易碰到以下安全問題：
- 請求身份被偽造
- 請求參數被篡改
- 請求被抓包，然后重放攻擊
sa-token api-sign 模塊將幫你輕松解決以上難題。（此插件是內嵌到 sa-token-core 核心包中的模塊，開發(fā)者無需再次引入其它依賴，插件直接可用）
假設我們有如下業(yè)務需求：
用戶在 A 系統(tǒng)參與活動成功后，活動獎勵以余額的形式下發(fā)到 B 系統(tǒng)。
1. 初始方案：直接裸奔
在不考慮安全問題的情況下，我們很容易完成這個需求：
1、在 B 系統(tǒng)開放一個接口
@RestController
@RequestMapping("/sign")
public class SignController {
@PostMapping("/addMoney")
public String addMoney(Long userId, Long money) {
// TODO 處理業(yè)務...
return "ADD SUCCESS";
}
}2、在 A 系統(tǒng)使用 http 工具類調用這個接口
@RestController
@RequestMapping("/activity")
public class ActivityController {
@PostMapping("/join")
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Long userId = 1L;
Long money = 100L;
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
String result = HttpUtil.post(url, params);
return "join";
}
}上述代碼簡單的完成了需求，但是很明顯它有一個安全問題：B 系統(tǒng)開放的接口不僅可以被 A 系統(tǒng)調用，還可以被其它任何人調用，甚至別人可以本地跑一個 for 循環(huán)調用這個接口，為自己無限充值金額
2. 方案升級：增加 secretKey 校驗
為防止 B 系統(tǒng)開放的接口被陌生人任意調用，我們增加一個 secretKey 參數
@PostMapping("/addMoney")
public String addMoney(Long userId, Long money, String secretKey) {
// 校驗 secretKey
if (!check(secretKey)) {
throw new RuntimeException("無效 secretKey，無法響應請求");
}
// TODO 處理業(yè)務...
return "ADD SUCCESS";
}由于 A 系統(tǒng)是我們 “自己人”，所以它可以拿著 secretKey 進行合法請求：
@PostMapping("/join")
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
params.put("secretKey", "×××××××××××");
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
String result = HttpUtil.post(url, params);
return "join";
}現(xiàn)在，即使 B 系統(tǒng)的接口被暴露了，也不會被陌生人任意調用了，安全性得到了一定的保證，但是仍然存在一些問題：
- 如果請求被抓包，secretKey 就會泄露，因為每次請求都在 url 中明文傳輸了 secretKey 參數。
- 如果請求被抓包，請求的其它參數就可以被任意修改，例如可以將 money 參數修改為 9999999，B系統(tǒng)無法確定參數是否被修改過。
3.方案再升級：使用摘要算法生成參數簽名
首先，在 A 系統(tǒng)不要直接發(fā)起請求，而是先計算一個 sign 參數：
@PostMapping("/join")
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Long userId = 1L;
Long money = 100L;
String secretKey = "×××××××××××";
// 計算 sign
String sign = md5("money=" + money + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
params.put("sign", sign);
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
String result = HttpUtil.post(url, params);
return "join";
}注意：此處計算簽名時，需要將所有參數按照字典順序依次排列（key除外，掛在最后面）
然后在 B 系統(tǒng)接收請求時，使用同樣的算法、同樣的秘鑰，生成 sign 字符串，與參數中 sign 值進行比較：
@PostMapping("/addMoney")
public String addMoney(Long userId, Long money, String sign) {
// 在 B 系統(tǒng)，使用同樣的算法、同樣的密鑰，計算出 sign2，與傳入的 sign 進行比對
String sign2 = md5("money=" + money + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if (!sign2.equals(sign)) {
return "無效 sign，無法響應請求";
}
// TODO 處理業(yè)務...
return "ADD SUCCESS";
}因為 sign 的值是由 userId、money、secretKey 三個參數共同決定的，所以只要有一個參數不一致，就會造成最終生成 sign 也是不一致的，所以，根據比對結果：
- 如果 sign 一致，說明這是個合法請求。
- 如果 sign 不一致，說明發(fā)起請求的客戶端秘鑰不正確，或者請求參數被篡改過，是個不合法請求。
此方案優(yōu)點：
- 不在 url 中直接傳遞 secretKey 參數了，避免了泄露風險。
- 由于 sign 參數的限制，請求中的參數也不可被篡改，B 系統(tǒng)可放心的使用這些參數。
此方案仍然存在以下缺陷：
- 被抓包后，請求可以被無限重放，B 系統(tǒng)無法判斷請求是真正來自于 A 系統(tǒng)發(fā)出的，還是被抓包后重放的。
@PostMapping("/join")
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Long userId = 1L;
Long money = 100L;
String nonce = SaFoxUtil.getRandomString(32); // 隨機32位字符串
String secretKey = "×××××××××××";
// 計算 sign
String sign = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
params.put("nonce", nonce);
params.put("sign", sign);
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
String result = HttpUtil.post(url, params);
return "join";
}4. 方案再再升級：追加 nonce 隨機字符串
首先，在 A 系統(tǒng)發(fā)起調用前，追加一個 nonce 參數，一起參與到簽名中：
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Long userId = 1L;
Long money = 100L;
String nonce = SaFoxUtil.getRandomString(32); // 隨機32位字符串
String secretKey = "×××××××××××";
// 計算 sign
String sign = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
params.put("nonce", nonce);
params.put("sign", sign);
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
String result = HttpUtil.post(url, params);
return "join";
}然后在 B 系統(tǒng)接收請求時，也把 nonce 參數加進去生成 sign 字符串，進行比較：
public String addMoney(Long userId, Long money, String nonce,String sign) {
// 檢查此 nonce 是否已被使用過了
if (Objects.nonNull(CacheUtil.get("nonce_" + nonce))) {
return "此 nonce 已被使用過了，請求無效";
}
// 在 B 系統(tǒng)，使用同樣的算法、同樣的密鑰，計算出 sign2，與傳入的 sign 進行比對
String sign2 = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if (!sign2.equals(sign)) {
return "無效 sign，無法響應請求";
}
// 存入緩存
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1");
// TODO 處理業(yè)務...
return "ADD SUCCESS";
}代碼分析：
- 為方便理解，我們先看第 3 步：此處在校驗簽名成功后，將 nonce 隨機字符串記入緩存中。
- 再看第 1 步：每次請求進來，先查看一下緩存中是否已經記錄了這個隨機字符串，如果是，則立即返回：無效請求。
這兩步的組合，保證了一個 nonce 隨機字符串只能被使用一次，如果請求被抓包后重放，是無法通過 nonce 校驗的。
至此，問題似乎已被解決了 …… 嗎？
別急，我們還有一個問題沒有考慮：這個 nonce 在字符串在緩存應該被保存多久呢？
- 保存 15 分鐘？那抓包的人只需要等待 15 分鐘，你的 nonce 記錄在緩存中消失，請求就可以被重放了。
- 那保存 24 小時？保存一周？保存半個月？好像無論保存多久，都無法從根本上解決這個問題。
你可能會想到，那我永久保存吧。這樣確實能解決問題，但顯然服務器承載不了這么做，即使再微小的數據量，在時間的累加下，也總一天會超出服務器能夠承載的上限。
5. 方案再再再升級：追加 timestamp 時間戳
我們可以再追加一個 timestamp 時間戳參數，將請求的有效性限定在一個有限時間范圍內，例如 15分鐘。
首先，在 A 系統(tǒng)追加 timestamp 參數：
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Long userId = 1L;
Long money = 100L;
Long timestamp = System.currentTimeMillis();
String nonce = SaFoxUtil.getRandomString(32); // 隨機32位字符串
String secretKey = "×××××××××××";
// 計算 sign
String sign = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "×tamp=" + timestamp + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
params.put("nonce", nonce);
params.put("timestamp", timestamp);
params.put("sign", sign);
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
String result = HttpUtil.post(url, params);
return "join";
}在 B 系統(tǒng)檢測這個 timestamp 是否超出了允許的范圍
public String addMoney(Long userId, Long money, Long timestamp, String nonce,String sign) {
// 1、檢查 timestamp 是否超出允許的范圍（此處假定最大允許15分鐘差距）
long timestampDisparity = System.currentTimeMillis() - timestamp; // 實際的時間差
if(timestampDisparity > 1000 * 60 * 15) {
return "timestamp 時間差超出允許的范圍，請求無效";
}
// 檢查此 nonce 是否已被使用過了
if (Objects.nonNull(CacheUtil.get("nonce_" + nonce))) {
return "此 nonce 已被使用過了，請求無效";
}
// 在 B 系統(tǒng)，使用同樣的算法、同樣的密鑰，計算出 sign2，與傳入的 sign 進行比對
String sign2 = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if (!sign2.equals(sign)) {
return "無效 sign，無法響應請求";
}
// 將 nonce 記入緩存，ttl 有效期和 allowDisparity 允許時間差一致
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1", 1000 * 60 * 15);
// TODO 處理業(yè)務...
return "ADD SUCCESS";
}至此，抓包者：
- 如果在 15 分鐘內重放攻擊，nonce 參數不答應：緩存中可以查出 nonce 值，直接拒絕響應請求。
- 如果在 15 分鐘后重放攻擊，timestamp 參數不答應：超出了允許的 timestamp 時間差，直接拒絕響應請求。
6. 服務器的時鐘差異造成安全問題
以上的代碼，均假設 A 系統(tǒng)服務器與 B 系統(tǒng)服務器的時鐘一致，才可以正常完成安全校驗，但在實際的開發(fā)場景中，有些服務器會存在時鐘不準確的問題。
假設 A 服務器與 B 服務器的時鐘差異為 10 分鐘，即：在 A 服務器為 8:00 的時候，B 服務器為 7:50。
- A 系統(tǒng)發(fā)起請求，其生成的時間戳也是代表 8:00。
- B 系統(tǒng)接受到請求后，完成業(yè)務處理，此時 nonce 的 ttl 為 15分鐘，到期時間為 7:50 + 15分 = 8:05。
- 8.05 后，nonce 緩存消失，抓包者重放請求攻擊：
- timestamp 校驗通過：因為時間戳差距僅有 8.05 - 8.00 = 5分鐘，小于 15 分鐘，校驗通過。
- -nonce 校驗通過：因為此時 nonce 緩存已經消失，可以通過校驗。
- sign 校驗通過：因為這本來就是由 A 系統(tǒng)構建的一個合法簽名。
攻擊完成。
要解決上述問題，有兩種方案：
- 方案一：修改服務器時鐘，使兩個服務器時鐘保持一致。
- 方案二：在代碼層面兼容時鐘不一致的場景。
要采用方案一的同學可自行搜索一下同步時鐘的方法，在此暫不贅述，此處詳細闡述一下方案二。
我們只需簡單修改一下，B 系統(tǒng)校驗參數的代碼即可：
public String addMoney(Long userId, Long money, Long timestamp, String nonce,String sign) {
// 1、檢查 timestamp 是否超出允許的范圍 （重點一：此處需要取絕對值）
long timestampDisparity = Math.abs(System.currentTimeMillis() - timestamp);
if(timestampDisparity > 1000 * 60 * 15) {
return "timestamp 時間差超出允許的范圍，請求無效";
}
// 檢查此 nonce 是否已被使用過了
if (Objects.nonNull(CacheUtil.get("nonce_" + nonce))) {
return "此 nonce 已被使用過了，請求無效";
}
// 在 B 系統(tǒng)，使用同樣的算法、同樣的密鑰，計算出 sign2，與傳入的 sign 進行比對
String sign2 = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if (!sign2.equals(sign)) {
return "無效 sign，無法響應請求";
}
// 將 nonce 記入緩存，防止重復使用（重點二：此處需要將 ttl 設定為允許 timestamp 時間差的值 x 2 ）
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1", (1000 * 60 * 15) * 2;
// TODO 處理業(yè)務...
return "ADD SUCCESS";
}7. 使用 Sa-Token 框架完成 API 參數簽名
接下來步入正題，使用 Sa-Token 內置的 sign 模塊，方便的完成 API 簽名創(chuàng)建、校驗等步驟：
- 不限制請求的參數數量，方便組織業(yè)務需求代碼。
- 自動補全 nonce、timestamp 參數，省時省力。
- 自動構建簽名，并序列化參數為字符串。
- 一句代碼完成 nonce、timestamp、sign 的校驗，防偽造請求調用、防參數篡改、防重放攻擊。
7.1 引入依賴
api-sign 模塊已內嵌到核心包，只需要引入 sa-token 本身依賴即可：（請求發(fā)起端和接收端都需要引入）
<dependency>
<groupId>cn.dev33</groupId>
<artifactId>sa-token-spring-boot-starter</artifactId>
<version>1.35.0.RC</version>
</dependency>7.2 配置密鑰
請求發(fā)起端和接收端需要配置一個相同的秘鑰，在 application.yml 中配置：
sa-token:
sign:
# API 接口簽名秘鑰 （隨便亂摁幾個字母即可）
secret-key: kQwIOrYvnXmSDkwEiFngrKidMcdrgKor7.3 請求發(fā)起端構建簽名
public String join() {
// 參加完活動后，發(fā)送余額
Long userId = 1L;
Long money = 100L;
Map<String, Object> params = new HashMap<>();
params.put("userId", userId);
params.put("money", money);
SaSignUtil.addSignParamsAndJoin(params);
String url = "http://localhost:8079/sign/addMoney";
return HttpUtil.post(url, params);
}7.4 請求接受端校驗簽名
public String addMoney(Long userId, Long money) {
// 1、校驗請求中的簽名
SaSignUtil.checkRequest(SaHolder.getRequest());
// 2、校驗通過，處理業(yè)務
System.out.println("userId=" + userId);
System.out.println("money=" + money);
return "ADD SUCCESS";
}如上代碼便可簡單方便的完成 API 接口參數簽名校驗，當請求端的秘鑰不對，或者請求參數被篡改、請求被重放時，均無法通過 SaSignUtil.checkRequest 校驗
7.5 原理分析
7.5.1 構建簽名
SaSignUtil#addSignParamsAndJoin(params);：
public static String addSignParamsAndJoin(Map<String, Object> paramsMap) {
return SaManager.getSaSignTemplate().addSignParamsAndJoin(paramsMap);
}會調用 SaSignTemplate 類中的方法
SaSignTemplate#addSignParamsAndJoin() 方法
public String addSignParamsAndJoin(Map<String, Object> paramsMap) {
// 1.添加參數：timestamp、nonce、sign
paramsMap = this.addSignParams(paramsMap);
// 2.將 map 使用 & 轉化為String
return this.joinParams(paramsMap);
}這個方法有兩個邏輯：
- 添加參數：timestamp、nonce、sign
- 將 map 使用 & 轉化為String
SaSignTemplate#addSignParams() 方法
public Map<String, Object> addSignParams(Map<String, Object> paramsMap) {
paramsMap.put(timestamp, String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
paramsMap.put(nonce, SaFoxUtil.getRandomString(32));
paramsMap.put(sign, this.createSign(paramsMap));
return paramsMap;
}SaSignTemplate#createSign() 方法：生成簽名
public String createSign(Map<String, ?> paramsMap) {
String secretKey = this.getSecretKey();
SaSignException.throwByNull(secretKey, "參與參數簽名的秘鑰不可為空", 12201);
if (((Map)paramsMap).containsKey(sign)) {
paramsMap = new TreeMap((Map)paramsMap);
((Map)paramsMap).remove(sign);
}
// 按照數據字典進行排序，并將 map 使用 & 轉化為String
String paramsStr = this.joinParamsDictSort((Map)paramsMap);
String fullStr = paramsStr + "&" + key + "=" + secretKey;
// md5
return this.abstractStr(fullStr);
}
public String abstractStr(String fullStr) {
return SaSecureUtil.md5(fullStr);
}這個方法有兩個邏輯：
- 按照數據字典進行排序，并將 map 使用 & 轉化為String
- 使用 md5 摘要算法
7.5.2 驗證簽名
SaSignUtil.checkRequest(SaHolder.getRequest());：
public static void checkRequest(SaRequest request) {
SaManager.getSaSignTemplate().checkRequest(request);
}還是會調用 SaSignTemplate 類中的方法
SaSignTemplate#checkParamMap() 方法：校驗請求參數
public void checkRequest(SaRequest request) {
this.checkParamMap(request.getParamMap());
}
public void checkParamMap(Map<String, String> paramMap) {
String timestampValue = (String)paramMap.get(timestamp);
String nonceValue = (String)paramMap.get(nonce);
String signValue = (String)paramMap.get(sign);
// 1.校驗時間戳
this.checkTimestamp(Long.parseLong(timestampValue));
// 2.校驗隨機數
if (this.getSignConfigOrGlobal().getIsCheckNonce()) {
this.checkNonce(nonceValue);
}
// 3.校驗簽名
this.checkSign(paramMap, signValue);
}這個方法有三個邏輯：
- 校驗時間戳：判斷是否在時間差范圍內
- 校驗隨機數：判斷此隨機數是否已使用
- 校驗簽名：判斷原簽名和現(xiàn)在生成的簽名是否一致
SaSignTemplate#checkNonce() 方法：校驗隨機數
public void checkNonce(String nonce) {
if (SaFoxUtil.isEmpty(nonce)) {
throw new SaSignException("nonce 為空，無效");
} else {
String key = this.splicingNonceSaveKey(nonce);
if (SaManager.getSaTokenDao().get(key) != null) {
throw new SaSignException("此 nonce 已被使用過，不可重復使用：" + nonce);
} else {
SaManager.getSaTokenDao().set(key, nonce, this.getSignConfigOrGlobal().getSaveNonceExpire() * 2L + 2L);
}
}
}SaToken 存儲
SaTokenDao 是存儲接口，默認實現(xiàn)是用的是 SaTokenDaoDefaultImpl。SaTokenDaoDefaultImpl 存儲數據，主要是通過 ConcurrentHashMap 存放在本地內存中。
SaManager#getSaTokenDao() 方法：
public static SaTokenDao getSaTokenDao() {
if (saTokenDao == null) {
Class var0 = SaManager.class;
synchronized(SaManager.class) {
if (saTokenDao == null) {
setSaTokenDaoMethod(new SaTokenDaoDefaultImpl());
}
}
}
return saTokenDao;
}SaTokenDaoDefaultImpl ：
public class SaTokenDaoDefaultImpl implements SaTokenDao {
// 數據集合
public Map<String, Object> dataMap = new ConcurrentHashMap();
// 過期時間集合 (單位: 毫秒) , 記錄所有key的到期時間 [注意不是剩余存活時間]
public Map<String, Long> expireMap = new ConcurrentHashMap();
public Thread refreshThread;
public volatile boolean refreshFlag;
public SaTokenDaoDefaultImpl() {
// 定時清理過期數據
this.initRefreshThread();
}
public String get(String key) {
this.clearKeyByTimeout(key);
return (String)this.dataMap.get(key);
}
public void set(String key, String value, long timeout) {
if (timeout != 0L && timeout > -2L) {
this.dataMap.put(key, value);
this.expireMap.put(key, timeout == -1L ? -1L : System.currentTimeMillis() + timeout * 1000L);
}
}
public void initRefreshThread() {
if (SaManager.getConfig().getDataRefreshPeriod() > 0) {
this.refreshFlag = true;
this.refreshThread = new Thread(() -> {
while(true) {
try {
try {
if (!this.refreshFlag) {
return;
}
this.refreshDataMap();
} catch (Exception var2) {
var2.printStackTrace();
}
int dataRefreshPeriod = SaManager.getConfig().getDataRefreshPeriod();
if (dataRefreshPeriod <= 0) {
dataRefreshPeriod = 1;
}
Thread.sleep((long)dataRefreshPeriod * 1000L);
} catch (Exception var3) {
var3.printStackTrace();
}
}
});
this.refreshThread.start();
}
}
}如果僅僅存放在本地內存中，涉及到多個項目，可能數據無法共享。
引入倉庫 sa-token-dao-redis-jackson
<!-- Sa-Token 整合 Redis （使用 jackson 序列化方式） -->
<dependency>
<groupId>cn.dev33</groupId>
<artifactId>sa-token-redis-jackson</artifactId>
<version>1.35.0.RC</version>
</dependency>
<!-- 提供Redis連接池 -->
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>SaTokenDaoRedisJackson 使用 Redis 作為存儲數據的地方
SaBeanInject#setSaTokenDao，SaBeanInject 是自動配置的。當系統(tǒng)中存在 SaTokenDao的 Bean 實例，則設置SaTokenDao 實例
public class SaBeanInject {
@Autowired(
required = false
)
public void setSaTokenDao(SaTokenDao saTokenDao) {
SaManager.setSaTokenDao(saTokenDao);
}
}參考：
到此這篇關于SpringBoot整合Sa-Token 快速實現(xiàn) API 接口簽名安全校驗的文章就介紹到這了,更多相關SpringBoot API 接口簽名安全校驗內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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