API安全设计

一、简述

安全是恒久的话题，如果不注意防范，会带来很严重的后果。比如：

1.接口被大规模调用消耗系统资源，影响系统的正常访问，甚至系统瘫痪

2.数据泄露

3.伪造（篡改）数据，制造垃圾数据

4.App被仿制…

那么我们设计API时，就要保证RESTful API的安全性，主要包括三大方面：

a) 对受限资源的登录授权

b) 对请求做身份认证，并且防止篡改，重放攻击

c) 对敏感的数据做加密

二、受限资源的登录授权

此流程不是本文重点，不赘述，基本流程如下：

1. 客户端提交账号信息（用户名+密码）到服务端

2.  服务端验证成功，返回AccessToken给客户端存储

3.访问受限资源时，客户端带入AccessToken就可访问。

三、请求认证

如果不对请求进行签名认证，那么可以简单的通过fiddler等工具轻易抓包拿到数据，并进行篡改，提交，大规模批量调用，则会使系统产生大量垃圾数据，系统资源被大量消耗，甚至无法正常使用（另说，当然可以通过GateWay进行限流），因而我们需要对请求进行签名认证。

URL格式

URL:schema://domain/path?query&imei&timestamp&sign

参数说明

签名方法

sign=signature(path?query&imei×tamp&SIGN_KEY)

验证过程

认证逻辑

1、初始时，服务端存有各App版本的SIGN_KEY，客户端存有对应版本的SIGN_KEY

2、当要发送请求之前，通过签名方法加密，得到一个sign

3、发送请求的时候，连同sign一起发送给服务器端

4、服务器端首先验证时间戳timestamp是否有效，比如是服务器时间戳5分钟之前的请求视为无效；

5、然后取对应版本的SIGN_KEY验证sign是否合法

6、为了防止重放攻击，需要检查sign是否在redis中存储，如不存在则存入redis（缓存5分钟）

如何防止数据篡改

这里通过签名参数中包含原有请求的所有参数，改动任意参数，sign值都会不同，因此无法篡改。

如何防止重放攻击

由于签名算法中还有imei(设备唯一Id)、timestamp参数，且签名算法为不可逆算法（如md5或sha1），因而对于正常的每个请求sign值不会重复。此时服务端可以存储5分钟的sign值，来做重放攻击时的验证过滤，超过5分钟的请求则直接被timestamp校验过滤。

总结

如此便实现了请求认证，防止数据篡改，重放攻击，但是需要确保App密钥(SIGN_KEY)的安全保存，其优点是容易理解与实现，缺点是需要承担安全保存密钥和定期更新密钥的负担。

四、敏感据加密

1)、部署SSL基础设施（即HTTPS），敏感数据的传输全部基于SSL。

2)、仅对部分敏感数据做加密（例如账号+密码），并加入某种随机数作为加密盐，以防范数据被篡改。

说说API的防重放机制

我们在设计接口的时候，最怕一个接口被用户截取用于重放攻击。重放攻击是什么呢？就是把你的请求原封不动地再发送一次，两次...n次，一般正常的请求都会通过验证进入到正常逻辑中，如果这个正常逻辑是插入数据库操作，那么一旦插入数据库的语句写的不好，就有可能出现多条重复的数据。一旦是比较慢的查询操作，就可能导致数据库堵住等情况。

这里就有一种防重放的机制来做请求验证。

timestamp+nonce

我们常用的防止重放的机制是使用timestamp和nonce来做的重放机制。

timestamp用来表示请求的当前时间戳，这个时间戳当然要和服务器时间戳进行校正过的。我们预期正常请求带的timestamp参数会是不同的（预期是正常的人每秒至多只会做一个操作）。每个请求带的时间戳不能和当前时间超过一定规定的时间。比如60s。这样，这个请求即使被截取了，你也只能在60s内进行重放攻击。过期失效。

但是这样也是不够的，还有给攻击者60s的时间。所以我们就需要使用一个nonce，随机数。

nonce是由客户端根据足够随机的情况生成的，比如 md5(timestamp+rand(0, 1000)); 它就有一个要求，正常情况下，在短时间内（比如60s）连续生成两个相同nonce的情况几乎为0。

服务端

服务端第一次在接收到这个nonce的时候做下面行为：
1 去redis中查找是否有key为nonce:{nonce}的string
2 如果没有，则创建这个key，把这个key失效的时间和验证timestamp失效的时间一致，比如是60s。
3 如果有，说明这个key在60s内已经被使用了，那么这个请求就可以判断为重放请求。

示例

那么比如，下面这个请求：

http://a.com?uid=123&timestamp=1480556543&nonce=43f34f33&sign=80b886d71449cb33355d017893720666

这个请求中国的uid是我们真正需要传递的有意义的参数

timestamp，nonce，sign都是为了签名和防重放使用。

timestamp是发送接口的时间，nonce是随机串，sign是对uid，timestamp,nonce(对于一些rest风格的api，我建议也把url放入sign签名)。签名的方法可以是md5({秘要}key1=val1&key2=val2&key3=val3...)

服务端接到这个请求：
1 先验证sign签名是否合理，证明请求参数没有被中途篡改
2 再验证timestamp是否过期，证明请求是在最近60s被发出的
3 最后验证nonce是否已经有了，证明这个请求不是60s内的重放请求