保证接口数据安全的方案_与第三方对接时,如何确保对方数据是可以信任的

我们开发过程编写接口时，除了要实现业务逻辑，安全性也是需要考虑的一部分。不仅要保证数据传输过程中的安全，还有考虑数据到达服务端时如何识别数据 ，最后就是数据存储的安全性 。今天跟大家聊聊保证接口数据安全的一些方案。

1 数据加密，防止报文明文传输。
我们都知道，数据在网络传输过程中，很容易被抓包。如果使用的是http协议，因为它是明文传输的，用户的数据就很容易被别人获取。所以需要对数据加密。

1.1 数据如何加密呢？

常见的实现方式就是对关键字段加密。常用的加密方法对称加密、非对称加密和单向加密（非可逆加密）。

（1）对称加密

双方使用的同一个密钥（secret key），既可以加密（encryption）又可以解密（decryption），这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

优点：速度快，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用，算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

缺点：在数据传送前，发送方和接收方必须商定好秘钥，然后 使双方都能保存好秘钥。其次如果一方的秘钥被泄露，那么加密信息也就不安全了。另外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的唯一秘 钥，这会使得收、发双方所拥有的钥匙数量巨大，密钥管理成为双方的负担。

在对称加密算法中常用的算法有：AES，DES，3DES，RC4，RC5，RC6、PBE等。

AES：Advanced Encryption Standard 高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高。

DES：Data Encryption Standard 数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。

3DES：Triple DES 是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高

只要是对称加密都有 ECB和 CBC模式，加密模式是加密过程对独立数据块的处理。对于较长的明文进行加密需要进行分块加密，在实际开发中，推荐使用CBC的，ECB的要少用。

（2）非称加密

一对密钥由公钥（public key）和私钥（private key）组成（可以使用很多对密钥）。私钥解密公钥加密数据，公钥解密私钥加密数据（私钥公钥可以互相加密解密）。私钥只能由一方保管，不能外泄。公钥可以交给任何请求方。比如，你向银行请求公钥，银行将公钥发给你，你使用公钥对消息加密，那么只有私钥的持有人–银行才能对你的消息解密。与对称加密不同的是，银行不需要将私钥通过网络发送出去，因此安全性大大提高。

缺点：速度较慢

优点：安全

在非对称加密算法中常用的算法有：RSA,DSA,Diffie-Hellman、ECC（椭圆曲线加密算法）。

RSA：由 RSA公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的；

DSA（Digital Signature Algorithm）：数字签名算法，是一种标准的DSS（数字签名标准）；

DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)

ECC（椭圆曲线加密算法）

（3）单向加密（非可逆加密）

MD5：信息摘要算法

SHA：安全散列算法

HMAC:散列消息鉴别码

为了安全性，一般使用MD5加密时，使用MD5+盐值一起使用。

1.2 https请求过程

如果你想对所有字段都加密的话，一般都推荐使用https协议 。https其实就是在http和tcp之间添加一层加密层SSL。请求流程如下：

客户端发起Https请求，连接到服务器端的服务，https默认443端口，也可以使用其他端口。

服务器必须要有一套数字证书（证书内容有公钥、证书颁发机构、失效日期等）。

服务器将自己的数字证书发送给客户端（公钥在证书里面，私钥由服务器持有）。

客户端收到数字证书之后，会验证证书的合法性。如果证书验证通过，就会生成一个随机的对称密钥，用证书的公钥加密。

客户端将公钥加密后的密钥发送到服务器。

服务器接收到客户端发来的密文密钥之后，用自己之前保留的私钥对其进行非对称解密，解密之后就得到客户端的密钥，然后用客户端密钥对返回数据进行对称加密，酱紫传输的数据都是密文啦。

服务器将加密后的密文返回到客户端。

客户端收到后，用自己的密钥对其进行对称解密，得到服务器返回的数据。

对于安全性比较高的业务场景，一般我们是基于https请求，再传输过程中再做一次加密，比如密码经常使用MD5加密，比较隐私的请求参数做AES加密，整个请求体做RSA加密。

2 数据加签验签
数据报文加签验签，是保证数据传输安全的常用手段 ，它可以保证数据在传输过程中不被篡改 。以前我做的企业转账系统 ，就用了加签验签。

2.1 什么是加签验签呢？

数据加签 ：用Hash算法（如MD5，或者SHA-256）把原始请求参数生成报文摘要，然后用私钥对这个摘要进行加密，就得到这个报文对应的数字签名

sign（这个过程就是加签 ）。通常来说呢，请求方会把数字签名和报文原文 一并发送给接收方。

验签 ：接收方拿到原始报文和数字签名（sign）后，用同一个Hash算法 (比如都用MD5)从报文中生成摘要A。另外，用对方提供的公钥对数字签名进行解密，得到摘要B，对比A和B是否相同，就可以得知报文有没有被篡改过。

其实加签 ，我的理解的话，就是把请求参数，按照一定规则，利用hash算法+加密算法生成一个唯一标签 sign。验签的话 ，就是把请求参数按照相同的规则处理，再用相同的hash算法，和对应的密钥解密处理，以对比这个签名是否一致。

再举个例子，有些小伙伴是这么实现的，将所有非空参数（包含一个包AccessKey，唯一的开发者标识 ）按照升序，然后再拼接个SecretKey（这个仅作本地加密使用，不参与网络传输，它只是用作签名里面的），得到一个stringSignTemp的值，最后用MD5运算，得到sign。服务端收到报文后，会校验，只有拥有合法的身份AccessKey和签名Sign正确，才放行。这样就解决了身份验证和参数篡改问题，如果请求参数被劫持，由于劫持者获取不到SecretKey（仅作本地加密使用，不参与网络传输），他就无法伪造合法的请求啦

2.2 有了https等加密数据，为什么还需要加签验签

有些小伙伴可能有疑问，加签验签主要是防止数据在传输过程中被篡改，那如果都用了https下协议加密数据了，为什么还会被篡改呢？为什么还需要加签验签呢？

数据在传输过程中被加密了，理论上，即使被抓包，数据也不会被篡改。但是https不是绝对安全 的哦，还有一个点：https加密的部分只是在外网，然后有很多服务是内网相互跳转的，加签也可以在这里保证不被中间人篡改 ，所以一般转账类安全性要求高的接口开发，都需要加签验签

3 token授权认证机制
日常开发中，我们的网站或者APP，都是需要用户登录 的。那么如果是非登录接口 ，是如何确保安全，如何确认用户身份的呢？可以使用token 授权机制。

3.1 token的授权认证方案

token的授权认证方案 ：用户在客户端输入用户名和密码，点击登录后，服务器会校验密码成功，会给客户端返回一个唯一值token，并将token以键值对的形式存放在缓存（一般是Redis）中。后续客户端对需要授权模块的所有操作都要带上这个token，服务器端接收到请求后，先进行token验证，如果token存在，才表明是合法请求。

token登录授权流程图如下：

（1）登录请求：用户输入用户名和密码，发起登录请求。

（2）校验密码：服务端校验密码。

（3）生成唯一token，并保存在Redis中：如果校验通过，生成一个全局唯一的token。将token存储在redis中，其中key是token，value是userId或者是用户信息，设置一个过期时间。

（4）返回token：把这个token返回给客户端，客户端可以保留到缓存当中。

（5）发起业务请求，带上token：用户发起其他业务请求时，需要带上这个token。

（6）获取token：后台服务会统一拦截接口请求，没有token会认为是非法请求，有token会进一步进行校验。

（7）校验token，业务逻辑处理：进行token有效性校验，并从中获取用户信息，供后续业务逻辑使用。如果token不存在，说明请求无效。

（8）返回业务逻辑处理结果

3.2 如何保证token的安全？

我们如何保证token的安全呢？我如果拿到token是不是就可以调用服务器端的任何接口？token被劫持了该怎么处理？可以从这几个方面出发考虑token的安全：

token设置合理的有效期

使用https协议

token可以再次加密

如果访问的是敏感信息，单纯加token是不够的，通常会再配置白名单

4 时间戳timestamp超时机制
4.1、使用时间戳timestamp

数据是很容易抓包的，假设我们用了https和加签，即使中间人抓到了数据报文，它也看不到真实数据。但是有些不法者，他根本不关心真实的数据，而是直接拿到抓取的数据包，进行恶意请求（比如DOS攻击 ），以搞垮你的系统。

我们可以引入时间戳超时机制 ，来保证接口安全。就是：用户每次请求都带上当前时间的时间戳timestamp，服务端接收到timestamp后，解密，验签通过后，与服务器当前时间进行比对，如果时间差大于一定时间 (比如3分钟)，则认为该请求无效。

4.2、使用时间戳 timestamp+随机数nonce

时间戳超时机制也是有漏洞的，如果是在时间差内 ，黑客进行的重放攻击，那就不好使了。可以使用timestamp+nonce方案。

nonce指唯一的随机字符串，用来标识每个被签名的请求。我们可以将每次请求的nonce参数存储到一个“set集合”中，或者可以json格式存储到数据库或缓存中。每次处理HTTP请求时，首先判断该请求的nonce参数是否在该“集合”中，如果存在则认为是非法请求。

然而对服务器来说，永久保存nonce的代价是非常大的。可以结合timestamp来优化。因为timstamp参数对于超过3分钟的请求，都认为非法请求，所以我们只需要存储3分钟的nonce参数的“集合”即可。

5 限流机制
对于核心业务的接口，结合业务我们判断某一段时间内可以接受多少次请求。避免第三方恶意频繁调用接口，我们就可以采用限流机制。可以使用Guava的RateLimiter单机版限流，也可以使用Redis分布式限流，还可以使用阿里开源组件sentinel限流。

（1）常见限流算法

1、固定窗口限流算法

首先维护一个计数器，将单位时间段当做一个窗口，计数器记录这个窗口接收请求的次数。

当次数少于限流阀值，就允许访问，并且计数器+1

当次数大于限流阀值，就拒绝访问。

当前的时间窗口过去之后，计数器清零。

2、滑动窗口限流算法

滑动窗口也是维护单位时间内的请求次数，其与固定窗口限流算法的区别是，滑动窗口的粒度更细，将一个大的时间窗口划分为若干个小的时间窗口，分别记录每个小周期内接口的访问次数，通过滑动时间删除小的时间窗口，以此来解决固定窗口临界值的问题

3、漏桶限流算法

原理很简单，可以认为就是注水漏水的过程。往漏桶中以任意速率流入水，以固定的速率流出水。当水超过桶的容量时，会被溢出，也就是被丢弃。因为桶容量是不变的，保证了整体的速率。

4、令牌桶算法

令牌桶算法每隔一段时间就将一定量的令牌放入桶中，获取到令牌的请求直接访问后段的服务，没有获取到令牌的请求会被拒绝。同时令牌桶有一定的容量，当桶中的令牌数达到最大值后，不再放入令牌。

（2）常见分布式限流实现方案

限流又分为单机限流和分布式限流，常见的分布式限流方案如下

● 可以基于redis，做分布式限流

● 可以基于nginx做分布式限流

● 可以使用阿里开源的 sentinel 中间件

6 黑/白名单机制
系统可以设置黑白名单，设置黑名单限制恶意请求的用户或者IP，白名单对信任的用户或IP放心。我们在与第三方支付渠道对接时，比如银联，与他们接口进行交互时，需要先申请网络白名单，银联将我们业务系统的外网IP加入到他们的白名单中，我们才能访问他们的服务。
前言
我们日常开发中，如何保证接口数据的安全性呢？个人觉得，接口数据安全的保证过程，主要体现在这几个方面：一个就是数据传输过程中的安全，还有就是数据到达服务端，如何识别数据，最后一点就是数据存储的安全性。今天跟大家聊聊保证接口数据安全的10个方案。

1.数据加密，防止报文明文传输。
我们都知道，数据在网络传输过程中，很容易被抓包。如果使用的是http协议，因为它是明文传输的，用户的数据就很容易被别人获取。所以需要对数据加密。

1.1 数据如何加密呢？
常见的实现方式，就是对关键字段加密。比如，你一个登录的接口，你可以对密码加密。一般用什么加密算法呢？简单点可以使用对称加密算法（如AES）来加解密，或者哈希算法处理（如MD5）。

什么是对称加密：加密和解密使用相同密钥的加密算法。

非对称加密：非对称加密算法需要两个密钥（公开密钥和私有密钥）。公钥与私钥是成对存在的，如果用公钥对数据进行加密，只有对应的私钥才能解密。

更安全的做法，就是用非对称加密算法（如RSA或者SM2），公钥加密，私钥解密。

如果你想对所有字段都加密的话，一般都推荐使用https协议。https其实就是在http和tcp之间添加一层加密层SSL。

1.2 小伙伴们，是否还记得https的原理呢？
面试也经常问的，如下：

客户端发起Https请求，连接到服务器的443端口。
服务器必须要有一套数字证书（证书内容有公钥、证书颁发机构、失效日期等）。
服务器将自己的数字证书发送给客户端（公钥在证书里面，私钥由服务器持有）。
客户端收到数字证书之后，会验证证书的合法性。如果证书验证通过，就会生成一个随机的对称密钥，用证书的公钥加密。
客户端将公钥加密后的密钥发送到服务器。
服务器接收到客户端发来的密文密钥之后，用自己之前保留的私钥对其进行非对称解密，解密之后就得到客户端的密钥，然后用客户端密钥对返回数据进行对称加密，酱紫传输的数据都是密文啦。
服务器将加密后的密文返回到客户端。
客户端收到后，用自己的密钥对其进行对称解密，得到服务器返回的数据。
日常业务呢，数据传输加密这块的话，用https就可以啦，如果安全性要求较高的，比如登陆注册这些，需要传输密码的，密码就可以使用RSA等非对称加密算法，对密码加密。如果你的业务，安全性要求很高，你可以模拟https这个流程，对报文，再做一次加解密。

2. 数据加签验签
   数据报文加签验签，是保证数据传输安全的常用手段，它可以保证数据在传输过程中不被篡改。以前我做的企业转账系统，就用了加签验签。

2.1 什么是加签验签呢？
数据加签：用Hash算法（如MD5，或者SHA-256）把原始请求参数生成报文摘要，然后用私钥对这个摘要进行加密，就得到这个报文对应的数字签名sign（这个过程就是加签）。通常来说呢，请求方会把数字签名和报文原文一并发送给接收方。

验签：接收方拿到原始报文和数字签名（sign）后，用同一个Hash算法(比如都用MD5)从报文中生成摘要A。另外，用对方提供的公钥对数字签名进行解密，得到摘要B，对比A和B是否相同，就可以得知报文有没有被篡改过。

其实加签，我的理解的话，就是把请求参数，按照一定规则，利用hash算法+加密算法生成一个唯一标签sign。验签的话，就是把请求参数按照相同的规则处理，再用相同的hash算法，和对应的密钥解密处理，以对比这个签名是否一致。

再举个例子，有些小伙伴是这么实现的，将所有非空参数（包含一个包AccessKey，唯一的开发者标识）按照升序，然后再拼接个SecretKey（这个仅作本地加密使用，不参与网络传输，它只是用作签名里面的），得到一个stringSignTemp的值，最后用MD5运算，得到sign。

服务端收到报文后，会校验，只有拥有合法的身份AccessKey和签名Sign正确，才放行。这样就解决了身份验证和参数篡改问题，如果请求参数被劫持，由于劫持者获取不到SecretKey（仅作本地加密使用，不参与网络传输），他就无法伪造合法的请求啦

2.2 有了https等加密数据，为什么还需要加签验签
有些小伙伴可能有疑问，加签验签主要是防止数据在传输过程中被篡改，那如果都用了https下协议加密数据了，为什么还会被篡改呢？为什么还需要加签验签呢？

数据在传输过程中被加密了，理论上，即使被抓包，数据也不会被篡改。但是https不是绝对安全的哦。可以看下这个文章：可怕，原来 HTTPS 也没用。还有一个点：https加密的部分只是在外网，然后有很多服务是内网相互跳转的，加签也可以在这里保证不被中间人篡改，所以一般转账类安全性要求高的接口开发，都需要加签验签

3.token授权认证机制
日常开发中，我们的网站或者APP，都是需要用户登录的。那么如果是非登录接口，是如何确保安全，如何确认用户身份的呢？可以使用token授权机制。

3.1 token的授权认证方案
token的授权认证方案：用户在客户端输入用户名和密码，点击登录后，服务器会校验密码成功，会给客户端返回一个唯一值token，并将token以键值对的形式存放在缓存（一般是Redis）中。后续客户端对需要授权模块的所有操作都要带上这个token，服务器端接收到请求后，先进行token验证，如果token存在，才表明是合法请求。

token登录授权流程图如下：

用户输入用户名和密码，发起登录请求
服务端校验密码，如果校验通过，生成一个全局唯一的token。
将token存储在redis中，其中key是token，value是userId或者是用户信息，设置一个过期时间。
把这个token返回给客户端
用户发起其他业务请求时，需要带上这个token
后台服务会统一拦截接口请求，进行token有效性校验，并从中获取用户信息，供后续业务逻辑使用。如果token不存在，说明请求无效。
3.2 如何保证token的安全？token被劫持呢？
我们如何保证token的安全呢？

比如说，我如果拿到token，是不是就可以调用服务器端的任何接口？可以从这几个方面出发考虑：

token设置合理的有效期
使用https协议
token可以再次加密
如果访问的是敏感信息，单纯加token是不够的，通常会再配置白名单
说到token，有些小伙伴们可能会想起jwt，即（JSON Web Token），其实它也是token的一种。有兴趣的小伙伴可以去了解一下哈。

4. 时间戳timestamp超时机制
   数据是很容易抓包的，假设我们用了https和加签，即使中间人抓到了数据报文，它也看不到真实数据。但是有些不法者，他根本不关心真实的数据，而是直接拿到抓取的数据包，进行恶意请求（比如DOS攻击），以搞垮你的系统。

我们可以引入时间戳超时机制，来保证接口安全。就是：用户每次请求都带上当前时间的时间戳timestamp，服务端接收到timestamp后，解密，验签通过后，与服务器当前时间进行比对，如果时间差大于一定时间 (比如3分钟)，则认为该请求无效。

5.timestamp+nonce方案防止重放攻击
时间戳超时机制也是有漏洞的，如果是在时间差内，黑客进行的重放攻击，那就不好使了。可以使用timestamp+nonce方案。

nonce指唯一的随机字符串，用来标识每个被签名的请求。我们可以将每次请求的nonce参数存储到一个“set集合”中，或者可以json格式存储到数据库或缓存中。每次处理HTTP请求时，首先判断该请求的nonce参数是否在该“集合”中，如果存在则认为是非法请求。

然而对服务器来说，永久保存nonce的代价是非常大的。可以结合timestamp来优化。因为timstamp参数对于超过3min的请求，都认为非法请求，所以我们只需要存储3min的nonce参数的“集合”即可。

6. 限流机制
   如果用户本来就是就是真实用户，他恶意频繁调用接口，想搞垮你的系统呢？这种情况就需要接入限流了。

常用的限流算法有令牌桶和漏桶算法。大家可以看下我的这篇文章，面试必备：4种经典限流算法讲解

可以使用Guava的RateLimiter单机版限流，也可以使用Redis分布式限流，还可以使用阿里开源组件sentinel限流。比如说，一分钟可以接受多少次请求。

7. 黑名单机制
   如果发现了真实用户恶意请求,你可以搞个黑名单机制，把该用户拉黑。一般情况，会有些竞争对手，或者不坏好意的用户，想搞你的系统的。所以，为了保证安全，一般我们的业务系统，需要有个黑名单机制。对于黑名单发起的请求，直接返回错误码好了。

8.白名单机制
有了黑名单机制，也可以搞个白名单机制啦。以前我负责的企业转账系统，如果有外面的商户要接入我们的系统时，是需要提前申请网络白名单的。那时候运维会申请个IP网络白名单，只有白名单里面的请求，才可以访问我们的转账系统。

9.数据脱敏掩码
对于密码，或者手机号、身份证这些敏感信息，一般都需要脱敏掩码再展示的，如果是密码，还需要加密再保存到数据库。

对于手机号、身份证信息这些，日常开发中，在日志排查时，看到的都应该是掩码的。目的就是尽量不泄漏这些用户信息，虽然能看日志的只是开发和运维，但是还是需要防一下，做掩码处理。

对于密码保存到数据库，我们肯定不能直接明文保存。最简单的也需要MD5处理一下再保存，Spring Security中的 BCryptPasswordEncoder也可以，它的底层是采用SHA-256 +随机盐+密钥对密码进行加密，而SHA和MD系列是一样的，都是hash摘要类的算法。

10. 数据参数一些合法性校验。
    接口数据的安全性保证，还需要我们的系统，有个数据合法性校验，简单来说就是参数校验，比如身份证长度，手机号长度，是否是数字等等。

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