在涉及跨系统接口调用时，我们容易碰到以下安全问题：
- 请求身份被伪造。
- 请求参数被篡改。
- 请求被抓包，然后重放攻击。
需求场景
假设我们有如下业务需求：
用户在 A 系统参与活动成功后，活动奖励以余额的形式下发到 B 系统。
初始方案：裸奔
在不考虑安全问题的情况下，我们很容易完成这个需求：
在B系统开放一个接口
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money) {
return SaResult.ok();
}
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在 A 系统使用 http 工具类调用这个接口。
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| long userId = 10001;
long money = 1000;
String res = HttpUtil.request("http://b.com/api/addMoney?userId=" + userId + "&money=" + money);
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上述代码简单的完成了需求，但是很明显它有安全问题
方案升级：增加secretKey校验
为防止 B 系统开放的接口被陌生人任意调用，我们增加一个 secretKey 参数
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money, String secretKey) {
if( ! check(secretKey) ) {
return SaResult.error("无效 secretKey，无法响应请求");
}
return SaResult.ok();
}
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由于 A 系统是我们 “自己人”，所以它可以拿着 secretKey 进行合法请求：
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| long userId = 10001;
long money = 1000;
String secretKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
String res = HttpUtil.request("http://b.com/api/addMoney?userId=" + userId + "&money=" + money + "&secretKey=" + secretKey);
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现在，即使 B 系统的接口被暴露了，也不会被陌生人任意调用了，安全性得到了一定的保证，但是仍然存在一些问题：
- 如果请求被抓包，secretKey 就会泄露，因为每次请求都在 url 中明文传输了 secretKey 参数。
- 如果请求被抓包，请求的其它参数就可以被任意修改，例如可以将 money 参数修改为 9999999，B系统无法确定参数是否被修改过。
方案再升级：使用摘要算法生成参数签名
首先，在 A 系统不要直接发起请求，而是先计算一个 sign 参数：
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long userId = 10001;
long money = 1000;
String secretKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
String sign = md5("money=" + money + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
String res = HttpUtil.request("http://b.com/api/addMoney?userId=" + userId + "&money=" + money + "&sign=" + sign);
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注意此处计算签名时，需要将所有参数按照字典顺序依次排列（key除外，挂在最后面）以下所有计算签名时同理，不再赘述。
然后在 B 系统接收请求时，使用同样的算法、同样的秘钥，生成 sign 字符串，与参数中 sign 值进行比较：
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money, String sign) {
String sign2 = md5("money=" + money + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if(!sign2.equals(sign)) {
return SaResult.error("无效 sign，无法响应请求");
}
return SaResult.ok();
}
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因为 sign 的值是由 userId、money、secretKey 三个参数共同决定的，所以只要有一个参数不一致，就会造成最终生成 sign 也是不一致的，所以，根据比对结果：
- 如果sign一致，说明这是个合法请求
- 如果sign不一致，说明发起请求的客户端密钥不正确，或者请求的参数被篡改过，是个不合法请求。
此方案有点：
- 不在url中直接传递secretKey参数了，避免了泄露风险
- 由于sign参数的限制，请求中的参数也不可被篡改，B系统可放心的使用这些参数
此方案扔存在以下缺陷：
- 被抓包后，请求可以被无限重放，B系统无法判断请求是真正来自于A系统，还是被抓包后重放的
方案再再升级：追加nonce随机字符串
首先，在 A 系统发起调用前，追加一个 nonce 参数，一起参与到签名中：
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long userId = 10001;
long money = 1000;
String nonce = SaFoxUtil.getRandomString(32);
String secretKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
String sign = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
String res = HttpUtil.request("http://b.com/api/addMoney?userId=" + userId + "&money=" + money + "nonce=" + nonce + "&sign=" + sign);
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然后在 B 系统接收请求时，也把 nonce 参数加进去生成 sign 字符串，进行比较：
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money, String nonce, String sign) {
if(CacheUtil.get("nonce_" + nonce) != null) {
return SaResult.error("此 nonce 已被使用过了，请求无效");
}
String sign2 = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if(!sign2.equals(sign)) {
return SaResult.error("无效 sign，无法响应请求");
}
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1");
return SaResult.ok();
}
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代码分析：
- 为方便理解，我们先看第 3 步：此处在校验签名成功后，将 nonce 随机字符串记入缓存中。
- 再看第 1 步：每次请求进来，先查看一下缓存中是否已经记录了这个随机字符串，如果是，则立即返回：无效请求。
这两步的组合，保证了一个 nonce 随机字符串只能被使用一次，如果请求被抓包后重放，是无法通过nonce校验的。
至此，问题似乎已经解决了……吗？
别急，我们还有一个问题没有考虑：这个 nonce 在字符串在缓存应该被保存多久呢？
- 保存 15 分钟？那抓包的人只需要等待 15 分钟，你的 nonce 记录在缓存中消失，请求就可以被重放了。
- 那保存 24 小时？保存一周？保存半个月？好像无论保存多久，都无法从根本上解决这个问题。
你可能会想到，那我永久保存吧。这样确实能解决问题，但显然服务器承载不了这么做，即使再微小的数据量，在时间的累加下，也总一天会超出服务器能够承载的上限。
方案再再再升级：追加timestamp时间戳
我们可以再追加一个 timestamp 时间戳参数，将请求的有效性限定在一个有限时间范围内，例如 15分钟。
首先，在 A 系统追加 timestamp 参数：
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long userId = 10001;
long money = 1000;
String nonce = SaFoxUtil.getRandomString(32);
long timestamp = System.currentTimeMillis();
String secretKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
String sign = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "×tamp=" + timestamp + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
String res = HttpUtil.request("http://b.com/api/addMoney" +
"?userId=" + userId + "&money=" + money + "&nonce=" + nonce + "×tamp=" + timestamp + "&sign=" + sign);
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在 B 系统检测这个 timestamp 是否超出了允许的范围
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money, long timestamp, String nonce, String sign) {
long timestampDisparity = System.currentTimeMillis() - timestamp;
if(timestampDisparity > 1000 * 60 * 15) {
return SaResult.error("timestamp 时间差超出允许的范围，请求无效");
}
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1", 1000 * 60 * 15);
return SaResult.ok();
}
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至此，抓包者：
- 如果在 15 分钟内重放攻击，nonce 参数不答应：缓存中可以查出 nonce 值，直接拒绝响应请求。
- 如果在 15 分钟后重放攻击，timestamp 参数不答应：超出了允许的 timestamp 时间差，直接拒绝响应请求。
服务器的时钟差异造成安全问题
以上的代码，均假设 A 系统服务器与 B 系统服务器的时钟一致，才可以正常完成安全校验，但在实际的开发场景中，有些服务器会存在时钟不准确的问题。
假设 A 服务器与 B 服务器的时钟差异为 10 分钟，即：在 A 服务器为 8:00 的时候，B 服务器为 7:50。
- A 系统发起请求，其生成的时间戳也是代表 8:00。
- B 系统接受到请求后，完成业务处理，此时 nonce 的 ttl 为 15分钟，到期时间为 7:50 + 15分 = 8:05。
- 8.05 后，nonce 缓存消失，抓包者重放请求攻击：
- timestamp 校验通过：因为时间戳差距仅有 8.05 - 8.00 = 5分钟，小于 15 分钟，校验通过。
- nonce 校验通过：因为此时 nonce 缓存已经消失，可以通过校验。
- sign 校验通过：因为这本来就是由 A 系统构建的一个合法签名。
- 攻击完成。
要解决上述问题，有两种方案：
- 方案一：修改服务器时钟，使两个服务器时钟保持一致。
- 方案二：在代码层面兼容时钟不一致的场景。
要采用方案一的同学可自行搜索一下同步时钟的方法，在此暂不赘述，此处详细阐述一下方案二。
我们只需简单修改一下，B 系统校验参数的代码即可：
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money, long timestamp, String nonce, String sign) {
long timestampDisparity = Math.abs(System.currentTimeMillis() - timestamp);
if(timestampDisparity > 1000 * 60 * 15) {
return SaResult.error("timestamp 时间差超出允许的范围，请求无效");
}
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1", (1000 * 60 * 15) * 2);
return SaResult.ok();
}
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以上代码中时间差的计算改为当前时间和请求时间的绝对值计算，同时将缓存时间设置为2倍时间差，这样就可以保证时间戳的计算和缓存nonce有一项能在异常请求时拦截成功
最终方案
此处再贴一下完整的代码。
A 系统（发起请求端）：
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long userId = 10001;
long money = 1000;
String nonce = SaFoxUtil.getRandomString(32);
long timestamp = System.currentTimeMillis();
String secretKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
String sign = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "×tamp=" + timestamp + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
String res = HttpUtil.request("http://b.com/api/addMoney" +
"?userId=" + userId + "&money=" + money + "&nonce=" + nonce + "×tamp=" + timestamp + "&sign=" + sign);
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B 系统（接收请求端）：
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@RequestMapping("addMoney")
public SaResult addMoney(long userId, long money, long timestamp, String nonce, String sign) {
long allowDisparity = 1000 * 60 * 15;
long timestampDisparity = Math.abs(System.currentTimeMillis() - timestamp);
if(timestampDisparity > allowDisparity) {
return SaResult.error("timestamp 时间差超出允许的范围，请求无效");
}
if(CacheUtil.get("nonce_" + nonce) != null) {
return SaResult.error("此 nonce 已被使用过了，请求无效");
}
String sign2 = md5("money=" + money + "&nonce=" + nonce + "×tamp=" + timestamp + "&userId=" + userId + "&key=" + secretKey);
if(!sign2.equals(sign)) {
return SaResult.error("无效 sign，无法响应请求");
}
CacheUtil.set("nonce_" + nonce, "1", allowDisparity * 2);
return SaResult.ok();
}
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可以使用Sa-Token提供的API接口参数签名插件快速完成以上需求