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。
作者：编程侠，原文：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1746468122336469705
