前后端API交互如何保证数据安全性？

2022-03-08 06:50:22

前言

前后端分离的开发方式，我们以接口为标准来进行推动，定义好接口，各自开发自己的功能，最后进行联调整合。无论是开发原生的APP还是webapp还是PC端的软件,只要是前后端分离的模式，就避免不了调用后端提供的接口来进行业务交互。
网页或者app，只要抓下包就可以清楚的知道这个请求获取到的数据，这样的接口对爬虫工程师来说是一种福音，要抓你的数据简直轻而易举。
数据的安全性非常重要，特别是用户相关的信息，稍有不慎就会被不法分子盗用，所以我们对这块要非常重视，容不得马虎。

如何保证API调用时数据的安全性？

  1. 通信使用https
  2. 请求签名，防止参数被篡改
  3. 身份确认机制，每次请求都要验证是否合法
  4. APP中使用ssl pinning防止抓包操作
  5. 对所有请求和响应都进行加解密操作
  6. 等等方案…….

对所有请求和响应都进行加解密操作

方案有很多种，当你做的越多，也就意味着安全性更高，今天我跟大家来介绍一下对所有请求和响应都进行加解密操作的方案，即使能抓包，即使能调用我的接口，但是我返回的数据是加密的，只要加密算法够安全，你得到了我的加密内容也对我没什么影响。
像这种工作最好做成统一处理的，你不能让每个开发都去关注这件事情，如果让每个开发去关注这件事情就很麻烦了，返回数据时还得手动调用下加密的方法，接收数据后还得调用下解密的方法。
为此，我基于Spring Boot封装了一个Starter, 内置了AES加密算法。GitHub地址如下：
https://github.com/feifuzeng/spring-boot-starter-encrypt

入门使用

  1. 下载源码并在项目工程中引入
  2. 在启动类上增加加解密注解
    在启动类上增加@EnableEncrypt注解开启加解密操作：
@EnableEncrypt
@SpringBootApplication
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(App.class, args);
    }
}
  1. 配置文件增加配置
spring.encrypt.key=abcdef0123456789
spring.encrypt.debug=false

spring.encrypt.key：加密key，必须是16位
spring.encrypt.debug：是否开启调试模式,默认为false,如果为true则不启用

  1. 加解密操作
    为了考虑通用性，不会对所有请求都执行加解密，基于注解来做控制
    响应数据需要加密的话，就在Controller的方法上加@Encrypt注解即可。
    @Encrypt
    @RequestMapping("/list")
    @ResponseBody
    public List<User> query(){
        List<User> list = new ArrayList<>();
        User user = new User();
        user.setGender(1);
        user.setId("1");
        user.setName("11111");
        list.add(user);
        return list;
    }

当我们访问/list接口时，返回的数据就是加密之后base64编码的格式。
还有一种操作就是前端提交的数据，分为2种情况，一种是get请求，这种暂时没处理，后面再考虑，目前只处理的post请求，基于json格式提交的方式，也就是说后台需要用@RequestBody接收数据才行, 需要解密的操作我们加上@Decrypt注解即可。

    @Encrypt
    @Decrypt
    @RequestMapping("/queryList")
    @ResponseBody
    public List<User> queryList(@RequestBody User user){
        List<User> list = new ArrayList<>();
        list.add(user);
        return list;
    }

加了@Decrypt注解后，前端提交的数据需要按照AES加密算法，进行加密，然后提交到后端，后端这边会自动解密，然后再映射到参数对象中。
上面讲解的都是后端的代码，前端使用的话我们以js来讲解，当然你也能用别的语言来做。
前端需要做的就2件事情：

  1. 统一处理数据的响应，在渲染到页面之前进行解密操作
  2. 当有POST请求的数据发出时，统一加密
    js加密文件请参考我GitHub中示例工程中引入的js文件
    示例代码：
<!DOCTYPE html>
<html>
	<head>
		<meta charset="UTF-8">
		<title>数据传输解密示例</title>
	</head>
	<script type="text/javascript" src = "js/aes.js"></script>
	<script type="text/javascript" src = "js/crypto-js.js"></script>
	<script type="text/javascript" src = "js/pad-zeropadding.js"></script>
	<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/3.3.1/jquery.min.js"></script>
<body>
	<input type="button" value="获取数据" onclick="getData()"/>
	<hr>
	<br>
	姓名：<input type="text" id="name" /><br>
	性别：<input type="text" id="gender" /><br>
	<input type="button" value="发送数据" onclick="sendData()"/>
	<script>
	var backUrl =‘‘;
	//var backUrl =‘http://localhost:8080‘;
	function getData() {
		$.ajax({
	        type: "GET",
	        url:backUrl+"/user/list",
	        success: function(resData) {
	        	alert("返回的数据："+resData);
	        	alert("解密之后的数据："+Decrypt(resData));
	        }
		});
	}
	
	function sendData() {
	var name=document.getElementById("name").value;
	var gender=document.getElementById("gender").value;
		alert("发送的数据："+JSON.stringify({"name":name,"gender":gender}));
		$.ajax({
	        type: "POST",
	        url:backUrl+"/user/queryList",
	        data:JSON.stringify({"name":name,"gender":gender}),
	        dataType:‘json‘,
	        contentType: "application/json",
	        success: function(resData) {
	        	alert("返回的数据："+resData);
	        	alert("解密之后："+Decrypt(resData));
	        }
		}); 
	}
	
	var key = CryptoJS.enc.Utf8.parse("abcdef0123456789");
	function Encrypt(word) {
		var srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(word);
		var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, key, {
			mode : CryptoJS.mode.ECB,
			padding : CryptoJS.pad.Pkcs7
		});
		return encrypted.toString();
	}
	
	function Decrypt(word) {
		var decrypt = CryptoJS.AES.decrypt(word, key, {
			mode : CryptoJS.mode.ECB,
			padding : CryptoJS.pad.Pkcs7
		});
		return CryptoJS.enc.Utf8.stringify(decrypt).toString();
	}
	
	</script>  
</body>
</html>

到此为止，我们就为整个前后端交互的通信做了一个加密的操作，只要加密的key不泄露，别人得到你的数据也没用，问题是如何保证key不泄露呢？
服务端的安全性较高，可以存储在数据库中或者配置文件中，毕竟在我们自己的服务器上，最危险的其实就时前端了，app还好，可以打包，但是要防止反编译等等问题。
如果是webapp则可以依赖于js加密来实现，下面我给大家介绍一种动态获取加密key的方式，只不过实现起来比较复杂，我们不上代码，只讲思路：
加密算法有对称加密和非对称加密，AES是对称加密，RSA是非对称加密。之所以用AES加密数据是因为效率高，RSA运行速度慢,可以用于签名操作。
我们可以用这2种算法互补，来保证安全性，用RSA来加密传输AES的秘钥，用AES来加密数据，两者相互结合，优势互补。
其实大家理解了HTTPS的原理的话对于下面的内容应该是一看就懂的，HTTPS比HTTP慢的原因都是因为需要让客户端与服务器端安全地协商出一个对称加密算法。剩下的就是通信时双方使用这个对称加密算法进行加密解密。
客户端启动，发送请求到服务端，服务端用RSA算法生成一对公钥和私钥，我们简称为pubkey1,prikey1，将公钥pubkey1返回给客户端。
客户端拿到服务端返回的公钥pubkey1后，自己用RSA算法生成一对公钥和私钥，我们简称为pubkey2,prikey2，并将公钥pubkey2通过公钥pubkey1加密，加密之后传输给服务端。
此时服务端收到客户端传输的密文，用私钥prikey1进行解密，因为数据是用公钥pubkey1加密的，通过解密就可以得到客户端生成的公钥pubkey2
然后自己在生成对称加密，也就是我们的AES,其实也就是相对于我们配置中的那个16的长度的加密key,生成了这个key之后我们就用公钥pubkey2进行加密，返回给客户端，因为只有客户端有pubkey2对应的私钥prikey2，只有客户端才能解密，客户端得到数据之后，用prikey2进行解密操作，得到AES的加密key,最后就用加密key进行数据传输的加密，至此整个流程结束。

spring-boot-starter-encrypt原理

最后我们来简单的介绍下spring-boot-starter-encrypt的原理吧，也让大家能够理解为什么Spring Boot这么方便，只需要简单的配置一下就可以实现很多功能。

启动类上的@EnableEncrypt注解是用来开启功能的,通过@Import导入自动配置类

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Import({EncryptAutoConfiguration.class})
public @interface EnableEncrypt {

}

EncryptAutoConfiguration中配置请求和响应的处理类，用的是Spring中的RequestBodyAdvice和ResponseBodyAdvice，在Spring中对请求进行统计处理比较方便。如果还要更底层去封装那就要从servlet那块去处理了。

/**
 * 加解密自动配置
 *
 */
@Configuration
@Component
@EnableAutoConfiguration
@EnableConfigurationProperties(EncryptProperties.class)
public class EncryptAutoConfiguration {


	/**
	 * 配置请求解密
	 * @return
	 */
	@Bean
	public EncryptResponseBodyAdvice encryptResponseBodyAdvice() {
		return new EncryptResponseBodyAdvice();
	}

	/**
	 * 配置请求加密
	 * @return
	 */
	@Bean
	public EncryptRequestBodyAdvice encryptRequestBodyAdvice() {
		return new EncryptRequestBodyAdvice();
	}

}

通过RequestBodyAdvice和ResponseBodyAdvice就可以对请求响应做处理了，大概的原理就是这么多了。

结语

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