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面向对象之-接口鉴权

1 需求

1.1 需求背景

为了保证接口调用的安全性,我们希望设计实现一个接口调用鉴权功能,只有经过认证之后的系统才能调用我们的接口,没有认证过的系统调用我们的接口会被拒绝。

2 需求分析

2.1 基础分析

对于如何做鉴权这样一个问题,最简单的解决方案就是,通过用户名加密码来做认证。我们给每个允许访问我们服务的调用方,派发一个应用名(或者叫应用 ID、AppID)和一个对应的密码(或者叫秘钥)。

调用方每次进行接口请求的时候,都携带自己的 AppID 和密码。微服务在接收到接口调用请求之后,会解析出 AppID 和密码,跟存储在微服务端的 AppID 和密码进行比对。如果一致,说明认证成功,则允许接口调用请求;否则,就拒绝接口调用请求。

2.2 分析优化

每次都要明文传输密码,密码很容易被截获,是不安全的。那如果我们借助加密算法(比如 SHA),对密码进行加密之后,再传递到微服务端验证,是不是就可以了呢?

实际上,这样也是不安全的,因为加密之后的密码及 AppID,照样可以被未认证系统(或者说黑客)截获,未认证系统可以携带这个加密之后的密码以及对应的 AppID,伪装成已认证系统来访问我们的接口。这就是典型的“重放攻击”。

对于刚刚这个问题,我们可以借助 OAuth 的验证思路来解决。调用方将请求接口的 URL 跟 AppID、密码拼接在一起,然后进行加密,生成一个 token。调用方在进行接口请求的的时候,将这个 token 及 AppID,随 URL 一块传递给微服务端。微服务端接收到这些数据之后,根据 AppID 从数据库中取出对应的密码,并通过同样的 token 生成算法,生成另外一个 token。用这个新生成的 token 跟调用方传递过来的 token 对比。如果一致,则允许接口调用请求;否则,就拒绝接口调用请求。

2.3 继续优化 

不过,这样的设计仍然存在重放攻击的风险,还是不够安全。每个 URL 拼接上 AppID、密码生成的 token 都是固定的。未认证系统截获 URL、token 和 AppID 之后,还是可以通过重放攻击的方式,伪装成认证系统,调用这个 URL 对应的接口。

为了解决这个问题,我们可以进一步优化 token 生成算法,引入一个随机变量,让每次接口请求生成的 token 都不一样。我们可以选择时间戳作为随机变量。原来的 token 是对 URL、AppID、密码三者进行加密生成的,现在我们将 URL、AppID、密码、时间戳四者进行加密来生成 token。调用方在进行接口请求的时候,将 token、AppID、时间戳,随 URL 一并传递给微服务端。

微服务端在收到这些数据之后,会验证当前时间戳跟传递过来的时间戳,是否在一定的时间窗口内(比如一分钟)。如果超过一分钟,则判定 token 过期,拒绝接口请求。如果没有超过一分钟,则说明 token 没有过期,就再通过同样的 token 生成算法,在服务端生成新的 token,与调用方传递过来的 token 比对,看是否一致。如果一致,则允许接口调用请求;否则,就拒绝接口调用请求。

2.4 还是继续优化 

不过,你可能会说,这样还是不够安全啊。未认证系统还是可以在这一分钟的 token 失效窗口内,通过截获请求、重放请求,来调用我们的接口啊!

你说得没错。不过,攻与防之间,本来就没有绝对的安全。我们能做的就是,尽量提高攻击的成本。这个方案虽然还有漏洞,但是实现起来足够简单,而且不会过度影响接口本身的性能(比如响应时间)。所以,权衡安全性、开发成本、对系统性能的影响,这个方案算是比较折中、比较合理的了。

实际上,还有一个细节我们没有考虑到,那就是,如何在微服务端存储每个授权调用方的 AppID 和密码。当然,这个问题并不难。最容易想到的方案就是存储到数据库里,比如 MySQL。不过,开发像鉴权这样的非业务功能,最好不要与具体的第三方系统有过度的耦合。

针对 AppID 和密码的存储,我们最好能灵活地支持各种不同的存储方式,比如 ZooKeeper、本地配置文件、自研配置中心、MySQL、Redis 等。我们不一定针对每种存储方式都去做代码实现,但起码要留有扩展点,保证系统有足够的灵活性和扩展性,能够在我们切换存储方式的时候,尽可能地减少代码的改动。

3 开发

3.1 划分职责进而识别出有哪些类

功能列表

 可以粗略地得到三个核心的类:AuthToken、Url、CredentialStorage。

3.2 定义类及其属性和方法

3.2.1 AuthToken

3.2.2 Url

3.2.3 CredentialStorage

3.3 定义类与类之间的交互关系

3.4 将类组装起来并提供执行入口

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