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API接口防止参数篡改和重放攻击
来源: CSDN   作者:网友  日期:2019-7-30  类别:编程语言  主题:JAVA  编辑:海格里斯
API重放攻击(ReplayAttacks)又称重播攻击、回放攻击。他的原理就是把之前窃听到的数据原封不动的重新发送给接收方。HTTPS并不能防止这种攻击,虽然传输的数据是经过加密的,窃听者无法得到数

所谓重放攻击就是攻击者发送一个目的主机已接收过的包,来达到欺骗系统的目的,主要用于身份认证过程,重放攻击是计算机世界黑客常用的攻击方式之一。

一次HTTP请求,从请求方到接收方中间要经过很多个路由器和交换机,攻击者可以在中途截获请求的数据。假设在一个网上存款系统中,一条消息表示用户支取了一笔存款,攻击者完全可以多次发送这条消息而偷窃存款。

重放是二次请求,如果API接口没有做对应的安全防护,将可能造成很严重的后果。

API接口常见的安全防护要做的主要有如下几点:

  • 防止sql注入

  • 防止xss攻击

  • 防止请求参数被串改

  • 防止重放攻击


主要防御措施可以归纳为两点:

  • 对请求的合法性进行校验

  • 对请求的数据进行校验

防止重放攻击必须要保证请求仅一次有效
需要通过在请求体中携带当前请求的唯一标识,并且进行签名防止被篡改。
所以防止重放攻击需要建立在防止签名被串改的基础之上。

请求参数防篡改

采用https协议可以将传输的明文进行加密,但是黑客仍然可以截获传输的数据包,进一步伪造请求进行重放攻击。如果黑客使用特殊手段让请求方设备使用了伪造的证书进行通信,那么https加密的内容也将会被解密。
在API接口中我们除了使用https协议进行通信外,还需要有自己的一套加解密机制,对请求参数进行保护,防止被篡改。
过程如下:

  1. 客户端使用约定好的秘钥对传输参数进行加密,得到签名值signature,并且将签名值也放入请求参数中,发送请求给服务端

  2. 服务端接收客户端的请求,然后使用约定好的秘钥对请求的参数(除了signature以外)再次进行签名,得到签名值autograph。

  3. 服务端对比signature和autograph的值,如果对比一致,认定为合法请求。如果对比不一致,说明参数被篡改,认定为非法请求。

因为黑客不知道签名的秘钥,所以即使截取到请求数据,对请求参数进行篡改,但是却无法对参数进行签名,无法得到修改后参数的签名值signature。
签名的秘钥我们可以使用很多方案,可以采用对称加密或者非对称加密。

防止重放攻击

基于timestamp的方案

每次HTTP请求,都需要加上timestamp参数,然后把timestamp和其他参数一起进行数字签名。因为一次正常的HTTP请求,从发出到达服务器一般都不会超过60s,所以服务器收到HTTP请求之后,首先判断时间戳参数与当前时间相比较,是否超过了60s,如果超过了则认为是非法的请求。

一般情况下,黑客从抓包重放请求耗时远远超过了60s,所以此时请求中的timestamp参数已经失效了。
如果黑客修改timestamp参数为当前的时间戳,则signature参数对应的数字签名就会失效,因为黑客不知道签名秘钥,没有办法生成新的数字签名。

但这种方式的漏洞也是显而易见的,如果在60s之后进行重放攻击,那就没办法了,所以这种方式不能保证请求仅一次有效。

基于nonce的方案

nonce的意思是仅一次有效的随机字符串,要求每次请求时,该参数要保证不同,所以该参数一般与时间戳有关,我们这里为了方便起见,直接使用时间戳的16进制,实际使用时可以加上客户端的ip地址,mac地址等信息做个哈希之后,作为nonce参数。
我们将每次请求的nonce参数存储到一个“集合”中,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。

nonce参数在首次请求时,已经被存储到了服务器上的“集合”中,再次发送请求会被识别并拒绝。
nonce参数作为数字签名的一部分,是无法篡改的,因为黑客不清楚token,所以不能生成新的sign。

这种方式也有很大的问题,那就是存储nonce参数的“集合”会越来越大,验证nonce是否存在“集合”中的耗时会越来越长。我们不能让nonce“集合”无限大,所以需要定期清理该“集合”,但是一旦该“集合”被清理,我们就无法验证被清理了的nonce参数了。也就是说,假设该“集合”平均1天清理一次的话,我们抓取到的该url,虽然当时无法进行重放攻击,但是我们还是可以每隔一天进行一次重放攻击的。而且存储24小时内,所有请求的“nonce”参数,也是一笔不小的开销。

基于timestamp和nonce的方案

nonce的一次性可以解决timestamp参数60s的问题,timestamp可以解决nonce参数“集合”越来越大的问题。
防止重放攻击一般和防止请求参数被串改一起做,请求的Headers数据如下图所示。

我们在timestamp方案的基础上,加上nonce参数,因为timstamp参数对于超过60s的请求,都认为非法请求,所以我们只需要存储60s的nonce参数的“集合”即可。
API接口验证流程:

// 获取tokenString token = request.getHeader("token");// 获取时间戳String timestamp = request.getHeader("timestamp");// 获取随机字符串String nonceStr = request.getHeader("nonceStr");// 获取请求地址String url = request.getHeader("url");// 获取签名String signature = request.getHeader("signature");// 判断参数是否为空if (StringUtils.isBlank(token) || StringUtils.isBlank(timestamp) || StringUtils.isBlank(nonceStr) || StringUtils.isBlank(url) || StringUtils.isBlank(signature)) {//非法请求return;}//验证token有效性,得到用户信息UserTokenInfo userTokenInfo = TokenUtils.getUserTokenInfo(token);if (userTokenInfo == null) {//token认证失败(防止token伪造)return;}// 判断请求的url参数是否正确if (!request.getRequestURI().equals(url)){//非法请求 (防止跨域攻击)return;}// 判断时间是否大于60秒if(DateUtils.getSecond()-DateUtils.toSecond(timestamp)>60){//请求超时(防止重放攻击)return;}// 判断该用户的nonceStr参数是否已经在redis中if (RedisUtils.haveNonceStr(userTokenInfo,nonceStr)){//请求仅一次有效(防止短时间内的重放攻击)return;}// 对请求头参数进行签名String stringB = SignUtil.signature(token, timestamp, nonceStr, url,request);// 如果签名验证不通过if (!signature.equals(stringB)) {//非法请求(防止请求参数被篡改)return;}// 将本次用户请求的nonceStr参数存到redis中设置60秒后自动删除RedisUtils.saveNonceStr(userTokenInfo,nonceStr,60);//开始处理合法的请求

基于以上的方案就可以做到防止API接收的参数被篡改和防止API请求重放攻击。


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