API接口-安全性

APP、前后端分离项目都采用API接口形式与服务器进行数据通信，传输的数据被偷窥、被抓包、被伪造时有发生，那么如何设计一套比较安全的API接口方案呢？
一般的解决方案如下：

1. Token授权认证，防止未授权用户获取数据；
2. 时间戳超时机制；
3. URL签名，防止请求参数被篡改；
4. 防重放，防止接口被第二次请求，防采集；
5. 采用HTTPS通信协议，防止数据明文传输；

一、Token授权认证
HTTP协议是无状态的，一次请求结束，连接断开，下次服务器再收到请求，它就不知道这个请求是哪个用户发过来的，但是对我们有权限访问限制的模块而言，它是需要有状态管理的，以便服务端能够准确的知道HTTP请求是哪个用户发起的，从而判断他是否有权限继续这个请求。

Token的设计方案是用户在客户端使用用户名和密码登录后，服务器会给客户端返回一个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进行Token验证，如果Token存在，说明是授权的请求。

Token生成的设计要求：
1、应用内一定要唯一，否则会出现授权混乱，A用户看到了B用户的数据；
2、每次生成的Token一定要不一样，防止被记录，授权永久有效；
3、一般Token对应的是Redis的key，value存放的是这个用户相关缓存信息，比如：用户的id；
4、要设置Token的过期时间，过期后需要客户端重新登录，获取新的Token，如果Token有效期设置较短，会反复需要用户登录，体验比较差，我们一般采用Token过期后，客户端静默登录的方式，当客户端收到Token过期后，客户端用本地保存的用户名和密码在后台静默登录来获取新的Token，还有一种是单独出一个刷新Token的接口，但是一定要注意刷新机制和安全问题；

根据上面的设计方案要求，我们很容易得到Token=md5(用户ID+登录的时间戳+服务器端秘钥)这种方式来获得Token，因为用户ID是应用内唯一的，登录的时间戳保证每次登录的时候都不一样，服务器端秘钥是配置在服务器端参与加密的字符串（即：盐），目的是提高Token加密的破解难度，注意一定不要泄漏；

二、时间戳超时机制
客户端每次请求接口都带上当前时间的时间戳timestamp，服务端接收到timestamp后跟当前时间进行比对，如果时间差大于一定时间（比如：1分钟），则认为该请求失效。时间戳超时机制是防御DOS攻击的有效手段。
例：http://url/getInfo?id=1&timetamp=1559396263

三、URL签名
只需要将原本发送给server端的明文参数做一下签名，然后在server端用相同的算法再做一次签名，对比两次签名就可以确保对应明文的参数有没有被中间人篡改过。

首先我们需要分配给客户端一个私钥用于URL签名加密，一般的签名算法如下：
1、首先对通信的参数按key进行字母排序放入数组中（一般请求的接口地址也要参与排序和签名，那么需要额外添加url=http://url/getInfo这个参数）；
2、对排序完的数组键值对用&进行连接，形成用于加密的参数字符串；
3、在加密的参数字符串前面或者后面加上私钥，然后用md5进行加密，得到sign，然后随着请求接口一起传给服务器。
例如：http://url/getInfo?id=1&timetamp=1559396263&sign=e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e

服务器端接收到请求后，用同样的算法获得服务器的sign，对比客户端的sign是否一致，如果一致请求有效；

四、防重放
客户端第一次访问时，将签名sign存放到服务器的Redis中，超时时间设定为跟时间戳的超时时间一致，二者时间一致可以保证无论在timestamp限定时间内还是外 URL都只能访问一次，如果被非法者截获，使用同一个URL再次访问，如果发现缓存服务器中已经存在了本次签名，则拒绝服务。如果在缓存中的签名失效的情况下，有人使用同一个URL再次访问，则会被时间戳超时机制拦截，这就是为什么要求sign的超时时间要设定为跟时间戳的超时时间一致。拒绝重复调用机制确保URL被别人截获了也无法使用（如抓取数据）。

以上方案流程如下：
1、客户端通过用户名密码登录服务器并获取Token；
2、客户端生成时间戳timestamp，并将timestamp作为其中一个参数；
3、客户端将所有的参数，包括Token和timestamp按照自己的签名算法进行排序加密得到签名sign
4、将token、timestamp和sign作为请求时必须携带的参数加在每个请求的URL后边
例：http://url/request?token=h40adc3949bafjhbbe56e027f20f583a&timetamp=1559396263&sign=e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e

5、服务端对token、timestamp和sign进行验证，只有在token有效、timestamp未超时、缓存服务器中不存在sign三种情况同时满足，本次请求才有效；

五、采用HTTPS通信协议
众所周知HTTP协议是以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了客户端和服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此HTTP协议不适合传输一些敏感信息，比如信用卡号、密码等。

为了解决HTTP协议的这一缺陷，需要使用另一种协议：安全套接字层超文本传输协议HTTPS，为了数据传输的安全，HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为客户端和服务器之间的通信加密。

HTTPS也不是绝对安全的，如下图所示为中间人劫持攻击，中间人可以获取到客户端与服务器之间所有的通信内容。
中间人截取客户端发送给服务器的请求，然后伪装成客户端与服务器进行通信；将服务器返回给客户端的内容发送给客户端，伪装成服务器与客户端进行通信。
通过这样的手段，便可以获取客户端和服务器之间通信的所有内容。
使用中间人攻击手段，必须要让客户端信任中间人的证书，如果客户端不信任，则这种攻击手段也无法发挥作用。

针对安全性要求一般的app，可采用通过校验域名，证书有效性、证书关键信息及证书链的方式。

参考：https://www.cnblogs.com/xingxia/p/API_secrute.html