java安全入門篇之介面驗簽_ZenDei技術網路在線

文章大綱一、加密與驗簽介紹二、介面驗簽實操三、項目源碼下載一、加密與驗簽介紹大多數公共網路是不安全的，一切基於HTTP協議的請求/響應(Request or Response)都是可以被截獲的、篡改、重放(重發)的。因此我們需要考慮以下幾點內容：防偽裝攻擊（案例：在公共網路環境中，第三方有 ...

文章大綱

一、加密與驗簽介紹
二、介面驗簽實操
三、項目源碼下載

一、加密與驗簽介紹

大多數公共網路是不安全的，一切基於HTTP協議的請求/響應(Request or Response)都是可以被截獲的、篡改、重放(重發)的。因此我們需要考慮以下幾點內容：

防偽裝攻擊（案例：在公共網路環境中，第三方有意或惡意的調用我們的介面）
防篡改攻擊（案例：在公共網路環境中，請求頭/查詢字元串/內容在傳輸過程被修改）
防重放攻擊（案例：在公共網路環境中，請求被截獲，稍後被重放或多次重放）
防數據信息泄漏（案例：截獲用戶登錄請求，截獲到賬號、密碼等）

二、介面驗簽實操

1. 實操說明

介面加密與驗簽的方法有非常多，比如RSA（後期進行講解）,基於token等方式，而對於普通項目，我認為最重要的是防偽裝攻擊、防篡改攻擊、防重放攻擊。因為接下來的實操，主要圍繞以下幾點進行。

2. 邏輯講解

客戶端操作
（1）用戶登錄成功後，會接收到對應的key值和key過期時間，該key是經過32位小寫加密，且編碼格式為UTF-8
（2）介面請求時，將請求的參數，通過key-value方式進行字典升序，且編碼成UTF-8形式
（3）將key值拼接在升序且編碼後的字元串前面，進行MD32位小寫加密，其編碼成UTF-8形式形成簽名，連同請求參數一同發送至後臺
（4）退出登錄時，需要通知後臺失效該用戶的key
（5）補充說明1：對於登錄介面，如果檢測到用戶賬號密碼錯誤，則判斷錯誤次數後，在一定時間內進行登錄禁止，如果登錄禁止解除後，用戶再次出現錯誤，則延長限制時間
（6）補充說明2：對於無需登錄介面，需要限制客戶端請求次數，進行介面防刷保護

服務端操作
（1）當用戶登錄成功時，生成與該用戶對應的key值返回給用戶端，同時將id與key緩存在redis中
（2）當接收到請求時，根據請求id去redis查詢對應key是多少，查不到則代表沒有請求許可權，將該用戶系統信息，請求項目名、介面名，請求時間、錯誤類型（用戶信息不正確/參數與簽名不一致）存進redis（緩存進磁碟），當ip錯誤次數超過一定次數後，限制ip訪問項目
（3）將key和請求參數按客戶端同樣方式進行簽名，與請求的sign進行比較
（4）如果驗簽不一致，將該用戶系統信息，請求項目名、介面名，請求時間、錯誤類型（用戶信息不正確/參數與簽名不一致）存進redis，當ip錯誤次數超過一定次數時，限制ip訪問所有項目，若驗簽通過，則進行介面放行，且將用戶系統信息，請求項目名、介面名，請求時間緩存進日誌中（存進磁碟）

Redis參數需記錄信息
1.用戶信息：id，用戶key，客戶端請求系統信息
2.驗簽錯誤信息：用戶系統信息，請求項目名、介面名、請求時間、錯誤類型（用戶信息不正確/參數與簽名不一致）

日誌緩存信息
介面請求成功信息：用戶系統信息，請求項目名、介面名，請求時間

3.代碼講解

用戶登錄成功、生成key參數

//模擬用戶登錄成功
public String getMd5Key() {

        return "de456878b58568e29773e6a53b39d6ef";
    }

獲取客戶端信息

/**
 * 獲取客戶端的信息
 * @author 吳曉暢
 *
 */
public final class SystemUtils {
    /**
     * 獲取訪問者IP
     * 在一般情況下使用Request.getRemoteAddr()即可，但是經過nginx等反向代理軟體後，這個方法會失效。
     *
     * 本方法先從Header中獲取X-Real-IP，如果不存在再從X-Forwarded-For獲得第一個IP(用,分割)，
     * 如果還不存在則調用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)) {
            // 多次反向代理後會有多個IP值，第一個為真實IP。
            int index = ip.indexOf(',');
            if (index != -1) {
                return ip.substring(0, index);
            } else {
                return ip;
            }
        } else {
            return request.getRemoteAddr();
        }
    }

    /**
     * 獲取來訪者的瀏覽器版本
     * @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;
    }

    /**
     * 獲取系統版本信息
     * @param request
     * @return
     */
    public  String getRequestSystemInfo(HttpServletRequest request){
        String systenInfo = null;
        String header = request.getHeader("user-agent");
        if(header == null || header.equals("")){
            return "";
        }
        //得到用戶的操作系統
        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;
    }

    /**
     * 獲取來訪者的主機名稱
     * @param ip
     * @return
     */
    public  String getHostName(String ip){
        InetAddress inet;
        try {
            inet = InetAddress.getByName(ip);
            return inet.getHostName();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "";
    }

    /**
     * 命令獲取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
     *            第一個命令
     *
     * @param another
     *            第二個命令
     *
     * @return 第二個命令的執行結果
     *
     */

    private  String callCmd(String[] cmd,String[] another) {
        String result = "";
        String line = "";
        try {
            Runtime rt = Runtime.getRuntime();
            Process proc = rt.exec(cmd);
            proc.waitFor(); // 已經執行完第一個命令，準備執行第二個命令
            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
     *            目標ip,一般在區域網內
     *
     * @param sourceString
     *            命令處理的結果字元串
     *
     * @param macSeparator
     *            mac分隔符號
     *
     * @return mac地址，用上面的分隔符號表示
     *
     */

    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; // 如果有多個IP,只匹配本IP對應的Mac.
            }
        }
        return result;
    }

    /**
     * @param ip
     *            目標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
     *            目標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;
    }

    /**
     * 獲取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地址為:" + ip + "&瀏覽器版本為:" + getRequestBrowserInfo(request) + "&系統版本為:" + getRequestSystemInfo(request)
                + "&主機名稱為:" + getHostName(ip) + "&MAC地址為:" + getMacAddress(ip);

        return messsge;
    }
}

排序演算法

/**
 * 對參數按key進行字典升序排列
 */
public class SortUtils {

    /**
     * @param paraMap 參數
     * @param encode 編碼
     * @param isLower 是否小寫
     * @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());

            //對所有傳入的參數按照欄位名從小到大排序
            //Collections.sort(items); 預設正序
            //可通過實現Comparator介面的compare方法來完成自定義排序
            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()));
                }
            });

            //構造URL 鍵值對的形式
            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加密演算法

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 字元
     * @param charsetname 編碼
     * @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];
    }

}

對客戶端請求參數進行加簽

/**
     * 進行加簽
     *
     * @param key 用戶的key
     *
     * @param valueMap 需要簽名的集合，未處理前的
     * @return 處理後，返回的簽名值
     */
    public String getSign(String key, Map<String, String>  valueMap)
    {

        String soreValueMap = SortUtils.formatUrlParam(valueMap, "utf-8", true);//對參數按key進行字典升序排列

        String signVlue = key + soreValueMap;//將key拼接在請求參數的前面

        String md5SignVlues = MD5Utils.MD5Encode(signVlue, "utf8");//形成MD5加密後的簽名

        return md5SignVlues;

    }

進行驗簽

 /**
     * 進行驗簽操作
     *
     * @param valueMap 請求參數
     *
     * @param sign 介面調用方傳過來的sign
     *
     * @return 驗簽成功返回true  否則返回false
     */
    public boolean verifySign(Map<String, String>  valueMap, String sign)
    {

        System.out.println("伺服器接收簽名為:"+sign);

        String soreValueMap = SortUtils.formatUrlParam(valueMap, "utf-8", true);//對參數按key進行字典升序排列

        String signVlue = getMd5Key() + soreValueMap;//將key拼接在請求參數的前面

        String md5SignVlues = MD5Utils.MD5Encode(signVlue, "utf8");//形成MD5加密後的簽名

        System.out.println("服務端處理得到簽名為:"+md5SignVlues);

        if(md5SignVlues.equals(sign))
        {
            return true;
        }

        return false;
    }

測試簽名演算法

@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", "測試標題");

        map.put("content", "測試內容");

        map.put("order_no","1807160812023");

        Map<String, String> map2 = new HashMap<String, String>();

        map2.put("a", "200");

        map2.put("title", "測試標題");

        map2.put("content", "測試內容");

        map2.put("order_no","1807160812023");

        String sign = getSign(getMd5Key(), map);

        System.out.println(verifySign(map2, sign));

    }

運行結果如下所示：

三、項目源碼下載

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1vgUxjtRY-V5TlqHjTcKDBw
提取碼：qy38