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詳解API接口如何安全的傳輸數據

發布時間：2023-09-30 21:08:24 作者：網友整理

在Spring中我們通過繼承RequestBodyAdviceAdapter實現對于請求的內容進行解密操作，實現ResponseBodyAdvice來對相應內容進行加密處理。接下來將詳細講解數據加解密的實現過程。

環境：Springboot2.5.12 + Vue2 + AxIOS

概述

API接口的安全傳輸是確保數據在API請求和響應之間的傳輸過程中不被截獲、篡改或泄露的重要步驟。以下是一些用于增強API接口安全傳輸的常見技術和最佳實踐：

  1. 使用HTTPS：使用HTTPS協議而不是HTTP，以確保數據在傳輸過程中的安全性。HTTPS使用SSL/TLS協議對通信進行加密，防止中間人攻擊和數據竊聽。
  2. 驗證HTTPS請求：驗證HTTPS請求的來源，確保請求來自授權的客戶端。這可以通過檢查SSL證書的頒發機構和有效期來實現。
  3. 驗證API密鑰：驗證API請求中包含的API密鑰的合法性。這可以通過檢查密鑰的唯一標識符、有效性和權限來實現。
  4. 使用JSON Web Tokens (JWT)：JWT是一種開放標準，用于在雙方之間安全地傳輸信息。JWT包含一組聲明，由JSON對象表示，并使用數字簽名進行驗證。它可以用于API身份驗證和授權。
  5. 限制API訪問頻率：限制API請求的頻率和并發數，以防止濫用和拒絕服務攻擊。這可以通過設置速率限制和并發限制來實現。
  6. 使用消息身份驗證碼（mac）：消息身份驗證碼是一種用于驗證消息完整性和認證性的機制。它可以用于防止篡改和重放攻擊。
  7. 加密敏感數據：對傳輸的敏感數據進行加密，例如用戶密碼和個人信息。這可以通過使用對稱加密或公鑰加密來實現。
  8. 使用合適的HTTP標頭：使用適當的HTTP標頭來防止跨站腳本攻擊（XSS）和其他安全漏洞。例如，設置"X-XSS-Protection: 1; mode=block"標頭來啟用瀏覽器的內置XSS保護機制。
  9. 實施訪問控制：根據用戶的身份和權限，對API請求進行訪問控制。這可以通過使用基于角色的訪問控制（RBAC）或基于聲明的訪問控制（ABAC）來實現。
  10. 定期更新和修補：確保API和相關系統得到及時更新和修補，以修復任何已知的安全漏洞。

在Spring中我們通過繼承RequestBodyAdviceAdapter實現對于請求的內容進行解密操作，實現ResponseBodyAdvice來對相應內容進行加密處理。接下來將詳細講解數據加解密的實現過程。

定義加密解密的接口：

SecretProcess

public interface SecretProcess {
  
  /**
   *  <p>數據加密</p>
   *  <p>時間：2020年12月24日-下午12:22:13</p>
   * @author xg
   * @param data 待加密數據
   * @return String 加密結果
   */
  String encrypt(String data) ;
  
  /**
   *  <p>數據解密</p>
   *  <p>時間：2020年12月24日-下午12:23:20</p>
   * @author xg
   * @param data 待解密數據
   * @return String 解密后的數據
   */
  String decrypt(String data) ;
  
  /**
   *  <p>加密算法格式：算法[/模式/填充]</p>
   *  <p>時間：2020年12月24日-下午12:32:49</p>
   * @author xg
   * @return String
   */
  String getAlgorithm() ;
  
  public static class Hex {
    
    private static final char[] HEX = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
        'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
    
    public static byte[] decode(CharSequence s) {
      int nChars = s.length();
      if (nChars % 2 != 0) {
        throw new IllegalArgumentException("16進制數據錯誤");
      }
      byte[] result = new byte[nChars / 2];
      for (int i = 0; i < nChars; i += 2) {
        int msb = Character.digit(s.charAt(i), 16);
        int lsb = Character.digit(s.charAt(i + 1), 16);
        if (msb < 0 || lsb < 0) {
          throw new IllegalArgumentException(
            "Detected a Non-hex character at " + (i + 1) + " or " + (i + 2) + " position");
        }
        result[i / 2] = (byte) ((msb << 4) | lsb);
      }
      return result;
    }
    
    public static String encode(byte[] buf) {
      StringBuilder sb = new StringBuilder() ;
      for (int i = 0, leng = buf.length; i < leng; i++) {
        sb.Append(HEX[(buf[i] & 0xF0) >>> 4]).append(HEX[buf[i] & 0x0F]) ;
      }
      return sb.toString() ;
    }
    
  }
  
}

該接口中定義了兩個方法分別是加密與解密的方法，還有Hex類 該類用來對數據處理16進制的轉換。

定義一個抽象類實現上面的接口，具體的加解密實現細節在該抽象類中

AbstractSecretProcess

public abstract class AbstractSecretProcess implements SecretProcess {
  
  @Resource
  private SecretProperties props ;
  
  @Override
  public String decrypt(String data) {
    try {
      Cipher cipher = Cipher.getInstance(getAlgorithm()) ;
      cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec()) ;
      byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(Hex.decode(data)) ;
      return new String(decryptBytes) ;
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException(e) ;
    }
  }
  
  @Override
  public String encrypt(String data) {
    try {
      Cipher cipher = Cipher.getInstance(getAlgorithm()) ;
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec()) ;
      return Hex.encode(cipher.doFinal(data.getBytes(Charset.forName("UTF-8")))) ;
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException(e) ;
    }
  }
  
  /**
   *  <p>根據密鑰生成不同的密鑰材料</p>
   *  <p>目前支持：AES, DES</p>
   *  <p>時間：2020年12月25日-下午1:02:54</p>
   * @author xg
   * @param secretKey 密鑰
   * @param algorithm 算法
   * @return Key
   */
  public Key getKeySpec(String algorithm) {
    if (algorithm == null || algorithm.trim().length() == 0) {
      return null ;
    }
    String secretKey = props.getKey() ;
    switch (algorithm.toUpperCase()) {
      case "AES":
        return new SecretKeySpec(secretKey.getBytes(), "AES") ;
      case "DES":
        Key key = null ;
        try {
          DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(secretKey.getBytes()) ;
          SecretKeyFactory secretKeyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES") ;
          key = secretKeyFactory.generateSecret(desKeySpec);
        } catch (Exception e) {
          throw new RuntimeException(e) ;
        }
        return key ;
      default:
        return null ;
    }
  }
  
  /**
   *  <p>生成密鑰材料</p>
   *  <p>時間：2020年12月25日-上午11:35:03</p>
   * @author xg
   * @return Key 密鑰材料
   */
  public abstract Key keySpec() ;
  
}

該抽象類中提供了2中對稱加密的密鑰還原，分表是AES和DES算法。一個抽象方法，該抽象方法

keySpec該方法需要子類實現（具體使用的是哪種對稱加密算法）。

具體加密算法的實現類

AESAlgorithm

public class AESAlgorithm extends AbstractSecretProcess {


  @Override
  public String getAlgorithm() {
    return "AES/ECB/PKCS5Padding";
  }
  
  @Override
  public Key keySpec() {
    return this.getKeySpec("AES") ;
  }


}

SecretProperties

@Configuration
public class SecretConfig {
  
  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean(SecretProcess.class)
  public SecretProcess secretProcess() {
    return new AESAlgorithm() ;
  }
  
  @Component
  @ConfigurationProperties(prefix = "secret")
  public static class SecretProperties {
    
    private Boolean enabled ;
    private String key ;


    public Boolean getEnabled() {
      return enabled;
    }


    public void setEnabled(Boolean enabled) {
      this.enabled = enabled;
    }


    public String getKey() {
      return key;
    }


    public void setKey(String key) {
      this.key = key;
    }
    
  }
  
}

配置文件中如下配置：

secret:
  key: aaaabbbbccccdddd #密鑰
  enabled: true #是否開啟加解密功能

在項目中可能不是所有的方法都要進行數據的加密解密出來，所以接下來定義一個注解，只有添加有該注解的Controller類或是具體接口方法才進行數據的加密解密，如下：

SIProtection

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Mapping
@Documented
public @interface SIProtection {


}

對請求內容進行解密出來，通過RequestBodyAdvice

DecryptRequestBodyAdivce

@ControllerAdvice
@ConditionalOnProperty(name = "secret.enabled", havingValue = "true")
public class DecryptRequestBodyAdivce extends RequestBodyAdviceAdapter {


  @Resource
  private SecretProcess secretProcess ;
  
  @Override
  public boolean supports(MethodParameter methodParameter, Type targetType,
      Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType) {
    return methodParameter.getMethod().isAnnotationPresent(SIProtection.class) 
        || methodParameter.getMethod().getDeclaringClass().isAnnotationPresent(SIProtection.class) ;
  }


  @Override
  public HttpInputMessage beforeBodyRead(HttpInputMessage inputMessage, MethodParameter parameter, Type targetType,
      Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType) throws IOException {
    String body = secretProcess.decrypt(inToString(inputMessage.getBody())) ;
    return new HttpInputMessage() {
      @Override
      public HttpHeaders getHeaders() {
        return inputMessage.getHeaders();
      }
      @Override
      public InputStream getBody() throws IOException {
        return new ByteArrayInputStream(body.getBytes()) ;
      }
    } ;
  }
  
  private String inToString(InputStream is) {
    byte[] buf = new byte[10 * 1024] ;
    int leng = -1 ;
    StringBuilder sb = new StringBuilder() ;
    try {
      while ((leng = is.read(buf)) != -1) {
        sb.append(new String(buf, 0, leng)) ;
      }
      return sb.toString() ;
    } catch (IOException e) {
      throw new RuntimeException(e) ;
    }
  }


}

注意這里的：@ConditionalOnProperty(name = "secret.enabled", havingValue = "true")注解，只有開啟了加解密功能才會生效。注意這里的supports方法

對響應內容加密出來

EncryptResponseBodyAdivce

@ControllerAdvice
@ConditionalOnProperty(name = "secret.enabled", havingValue = "true")
public class EncryptResponseBodyAdivce implements ResponseBodyAdvice<Object>  {


  @Resource
  private SecretProcess secretProcess ;


  @Override
  public boolean supports(MethodParameter returnType, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType) {
    return returnType.getMethod().isAnnotationPresent(SIProtection.class) 
        || returnType.getMethod().getDeclaringClass().isAnnotationPresent(SIProtection.class) ;
  }


  @Override
  public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter returnType, MediaType selectedContentType,
      Class<? extends HttpMessageConverter<?>> selectedConverterType, ServerHttpRequest request,
      ServerHttpResponse response) {
    if (body == null) {
      return body ;
    }
    try {
      String jsonStr = new ObjectMapper().writeValueAsString(body) ;
      return secretProcess.encrypt(jsonStr) ;
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException(e) ;
    }
  }
}

Controller接口

@PostMapping("/save")
@SIProtection
public R save(@RequestBody Users users) {
  return R.success(usersService.save(users)) ;
} // 這對具體方法進行加解密


@RestController
@RequestMapping("/users")
@SIProtection 
public class UsersController { // 對該Controller中的所有方法進行加解密處理
}

前端

引入第三方插件：crypto-js

工具方法加解密：

/**
 * 加密方法
 * @param data 待加密數據
 * @returns {string|*}
 */
encrypt (data) {
  let key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(Consts.Secret.key)
  if (typeof data === 'object') {
    data = JSON.stringify(data)
  }
  let plAInText = CryptoJS.enc.Utf8.parse(data)
  let secretText = CryptoJS.AES.encrypt(plainText, key, {mode: CryptoJS.mode.ECB, padding: CryptoJS.pad.Pkcs7}).ciphertext.toString()
  return secretText
},
/**
 * 解密數據
 * @param data 待解密數據
 */
decrypt (data) {
  let key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(Consts.Secret.key)
  let secretText = CryptoJS.enc.Hex.parse(data)
  let encryptedBase64Str = CryptoJS.enc.Base64.stringify(secretText)
  let result = CryptoJS.AES.decrypt(encryptedBase64Str, key, {mode: CryptoJS.mode.ECB, padding: CryptoJS.pad.Pkcs7}).toString(CryptoJS.enc.Utf8)
  return JSON.parse(result)
}

配置：

let Consts = {
  Secret: {
    key: 'aaaabbbbccccdddd', // 必須16位（前后端要一致，密鑰）
    urls: ['/users/save']
  }
}
export default Consts

這里的urls表示對那些請求進行攔截出來（加解密），這里也可以配置 "*" 表示對所有的請求出來。

axios請求前和響應后對數據進行加解密出來：

發送請求前：

axios.interceptors.request.use((config) => {
  let uri = config.url
  if (uri.includes('?')) {
    uri = uri.substring(0, uri.indexOf('?'))
  }
  if (window.cfg.enableSecret === '1' && config.data && (Consts.Secret.urls.indexOf('*') > -1 || Consts.Secret.urls.indexOf(uri) > -1)) {
    let data = config.data
    let secretText = Utils.Secret.encrypt(data)
    config.data = secretText
  }
  return config
}, (error) => {
  let errorMessage = '請求失敗'
  store.dispatch(types.G_SHOW_ALERT, {title: '請求失敗', content: errorMessage, showDetail: false, detailContent: String(error)})
  return Promise.reject(error)
})
axios.interceptors.response.use((response) => {
  let uri = response.config.url
  if (uri.includes('?')) {
    uri = uri.substring(0, uri.indexOf('?'))
  }
  if (window.cfg.enableSecret === '1' && response.data && (Consts.Secret.urls.indexOf('*') > -1 || Consts.Secret.urls.indexOf(uri) > -1)) {
    let data = Utils.Secret.decrypt(response.data)
    if (data) {
      response.data = data
    }
  }
  return response
}, (error) => {
  console.error(`test interceptors.response is in, ${error}`)
  return Promise.reject(error)
})

這里的 window.cfg.enableSecret 配置是我自己項目中有個配置文件配置是否開啟，這個大家可以根據自己的環境來實現。

測試：

圖片圖片

這里可以看到前端發起的請求內容已經被加密了

響應內容：

圖片圖片

 

完畢！！！

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