接口签名安全验证
背景
在做一些api接口设计时候会遇到设置权限问题，比如我这个接口只有指定的用户才能访问。
很多时候api接口是属于无状态的，没办法获取session，就不能够用登录的机制去验证，那么
大概的思路是在请求包带上我们自己构造好的签名，这个签名必须满足下面几点：
a、唯一性，签名是唯一的，可验证目标用户
b、可变性，每次携带的签名必须是变化的
c、时效性，具有一定的时效，过期作废
d、完整性，能够对数据包进行验证，防止篡改
演示代码
<?php
// 设置一个公钥(key)和私钥(secret)，公钥用于区分用户，私钥加密数据，不能公开
$key = "c4ca4238a0b923820dcc509a6f75849b"; //（公钥）
$secret = "28c8edde3d61a0411511d3b1866f0636"; //（私钥）
// 待发送的数据包
$data = array(
'username' => 'abc@qq.com',
'sex' => '1',
'age' => '16',
'addr' => 'guangzhou',
'key' => $key, //公钥
'timestamp' => time(), //当前时间
);
// 发送的数据加上sign
$data['sign'] = getSign($secret, $data);
/**
* 获取生成sign
* @param [type] $secret [私钥]
* @param [type] $data [参数]
* @return [type] [签名字符串]
*/
function getSign($secret, $data) {
// 对数组的值按key排序
ksort($data);
// 生成url的形式
$params = http_build_query($data);
// 生成sign md5方式
$sign = md5($params . $secret);
return $sign;
}
/**
* 后台验证sign是否合法
* @param [type] $secret [私钥]
* @param [type] $data [参数]
* @return [type] [签名字符串]
*/
function verifySign($secret, $data) {
// 验证参数中是否有签名
if (!isset($data['sign']) || !$data['sign']) {
echo '发送的数据签名不存在';
die();
}
if (!isset($data['timestamp']) || !$data['timestamp']) {
echo '发送的数据参数不合法';
die();
}
// 验证请求， 10分钟失效
if (time() - $data['timestamp'] > 600) {
echo '验证失效， 请重新发送请求';
die();
}
$sign = $data['sign'];
unset($data['sign']);
// $secret是通过key在api的数据库中查询得到
$sign2 = getSign( $secret，$data);
if ($sign == $sign2) {
die('验证通过');
} else {
die('请求不合法');
}
}
?>问题思考：
1、为什么排序？
2、为什么要加时间参数？
3、验证时为什么unset($data[‘sign’]);
扩展内容
上面使用到了 MD5 方法，MD5 属于单向散列加密。
单向散列加密
定义
把任意长的输入串变化成固定长的输出串，并且由输出串难以得到输入串，这种方法称为单项散列加密。
常用算法
- MD5
- SHA
- MAC
- CRC
优点
以 MD5 为例。
- 方便存储：加密后都是固定大小（32位）的字符串，能够分配固定大小的空间存储。
- 损耗低：加密/加密对于性能的损耗微乎其微。
- 文件加密：只需要32位字符串就能对一个巨大的文件验证其完整性。
- 不可逆：大多数的情况下不可逆，具有良好的安全性。
缺点
- 存在暴力破解的可能性，最好通过加盐值的方式提高安全性。
应用场景
- 用于敏感数据，比如用户密码，请求参数，文件加密等。
推荐密码的存储方式
password_hash() 使用足够强度的单向散列算法创建密码的哈希（hash）。
示例代码：
//密码加密
$password = '123456';
$strPwdHash = password_hash($password, PASSWORD_DEFAULT);
//密码验证
if (password_verify($password, $strPwdHash)) {
//Success
} else {
//Fail
}PHP 手册地址：
http://php.net/manual/zh/func…
对称加密
定义
同一个密钥可以同时用作数据的加密和解密，这种方法称为对称加密。
常用算法
- DES
- AES
AES 是 DES 的升级版，密钥长度更长，选择更多，也更灵活，安全性更高，速度更快。
优点
算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
缺点
发送方和接收方必须商定好密钥，然后使双方都能保存好密钥，密钥管理成为双方的负担。
应用场景
相对大一点的数据量或关键数据的加密。
AES
AES 加密类库在网上很容易找得到，请注意类库中的 mcrypt_encrypt 和 mcrypt_decrypt 方法！
在 PHP7.2 版本中已经被弃用了，在新版本中使用 openssl_encrypt 和 openssl_decrypt 两个方法。
示例代码（类库）：
class Aes
{
/**
* var string $method 加解密方法
*/
protected $method;
/**
* var string $secret_key 加解密的密钥
*/
protected $secret_key;
/**
* var string $iv 加解密的向量
*/
protected $iv;
/**
* var int $options
*/
protected $options;
/**
* 构造函数
* @param string $key 密钥
* @param string $method 加密方式
* @param string $iv 向量
* @param int $options
*/
public function __construct($key = '', $method = 'AES-128-CBC', $iv = '', $options = OPENSSL_RAW_DATA)
{
$this->secret_key = isset($key) ? $key : 'CWq3g0hgl7Ao2OKI';
$this->method = in_array($method, openssl_get_cipher_methods()) ? $method : 'AES-128-CBC';
$this->iv = $iv;
$this->options = in_array($options, [OPENSSL_RAW_DATA, OPENSSL_ZERO_PADDING]) ? $options : OPENSSL_RAW_DATA;
}
/**
* 加密
* @param string $data 加密的数据
* @return string
*/
public function encrypt($data = '')
{
return base64_encode(openssl_encrypt($data, $this->method, $this->secret_key, $this->options, $this->iv));
}
/**
* 解密
* @param string $data 解密的数据
* @return string
*/
public function decrypt($data = '')
{
return openssl_decrypt(base64_decode($data), $this->method, $this->secret_key, $this->options, $this->iv);
}
}示例代码：
$aes = new Aes('HFu8Z5SjAT7CudQc');
$encrypted = $aes->encrypt('锄禾日当午');
echo '加密前：锄禾日当午<br>加密后：', $encrypted, '<hr>';
$decrypted = $aes->decrypt($encrypted);
echo '加密后：', $encrypted, '<br>解密后：', $decrypted;运行结果：
非对称加密
定义
需要两个密钥来进行加密和解密，这两个秘钥分别是公钥（public key）和私钥（private key），这种方法称为非对称加密。
常用算法
- RSA
优点
与对称加密相比，安全性更好，加解密需要不同的密钥，公钥和私钥都可进行相互的加解密。
缺点
加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。
应用场景
适合于对安全性要求很高的场景，适合加密少量数据，比如支付数据、登录数据等。
RSA 与 RSA2
算法名称 | 标准名称 | 备注 |
RSA2 | SHA256WithRSA | 强制要求RSA密钥的长度至少为2048 |
RSA | SHA1WithRSA | 对RSA密钥的长度不限制，推荐使用2048位以上 |
RSA2 比 RSA 有更强的安全能力。
蚂蚁金服，新浪微博 都在使用 RSA2 算法。
创建公钥和私钥：
openssl genrsa -out private_key.pem 2048
openssl rsa -in private_key.pem -pubout -out public_key.pem执行上面命令，会生成 private_key.pem 和 public_key.pem 两个文件。
示例代码（类库）：
class Rsa2
{
private static $PRIVATE_KEY = 'private_key.pem 内容';
private static $PUBLIC_KEY = 'public_key.pem 内容';
/**
* 获取私钥
* @return bool|resource
*/
private static function getPrivateKey()
{
$privateKey = self::$PRIVATE_KEY;
return openssl_pkey_get_private($privateKey);
}
/**
* 获取公钥
* @return bool|resource
*/
private static function getPublicKey()
{
$publicKey = self::$PUBLIC_KEY;
return openssl_pkey_get_public($publicKey);
}
/**
* 私钥加密
* @param string $data
* @return null|string
*/
public static function privateEncrypt($data = '')
{
if (!is_string($data)) {
return null;
}
return openssl_private_encrypt($data,$encrypted,self::getPrivateKey()) ? base64_encode($encrypted) : null;
}
/**
* 公钥加密
* @param string $data
* @return null|string
*/
public static function publicEncrypt($data = '')
{
if (!is_string($data)) {
return null;
}
return openssl_public_encrypt($data,$encrypted,self::getPublicKey()) ? base64_encode($encrypted) : null;
}
/**
* 私钥解密
* @param string $encrypted
* @return null
*/
public static function privateDecrypt($encrypted = '')
{
if (!is_string($encrypted)) {
return null;
}
return (openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted), $decrypted, self::getPrivateKey())) ? $decrypted : null;
}
/**
* 公钥解密
* @param string $encrypted
* @return null
*/
public static function publicDecrypt($encrypted = '')
{
if (!is_string($encrypted)) {
return null;
}
return (openssl_public_decrypt(base64_decode($encrypted), $decrypted, self::getPublicKey())) ? $decrypted : null;
}
/**
* 创建签名
* @param string $data 数据
* @return null|string
*/
public function createSign($data = '')
{
if (!is_string($data)) {
return null;
}
return openssl_sign($data, $sign, self::getPrivateKey(), OPENSSL_ALGO_SHA256) ? base64_encode($sign) : null;
}
/**
* 验证签名
* @param string $data 数据
* @param string $sign 签名
* @return bool
*/
public function verifySign($data = '', $sign = '')
{
if (!is_string($sign) || !is_string($sign)) {
return false;
}
return (bool)openssl_verify($data, base64_decode($sign), self::getPublicKey(), OPENSSL_ALGO_SHA256);
}
}示例代码：
$rsa2 = new Rsa2();
$privateEncrypt = $rsa2->privateEncrypt('锄禾日当午');
echo '私钥加密后:'.$privateEncrypt.'<br>';
$publicDecrypt = $rsa2->publicDecrypt($privateEncrypt);
echo '公钥解密后:'.$publicDecrypt.'<br>';
$publicEncrypt = $rsa2->publicEncrypt('锄禾日当午');
echo '公钥加密后:'.$publicEncrypt.'<br>';
$privateDecrypt = $rsa2->privateDecrypt($publicEncrypt);
echo '私钥解密后:'.$privateDecrypt.'<br>';
$sign = $rsa2->createSign('锄禾日当午');
echo '生成签名:'.$privateEncrypt.'<br>';
$status = $rsa2->verifySign('锄禾日当午', $sign);
echo '验证签名:'.($status ? '成功' : '失败') ;运行结果：
部分数据截图如下：
JS-RSA
JSEncrypt ：用于执行OpenSSL RSA加密、解密和密钥生成的Javascript库。
Git源：https://github.com/travist/js…
应用场景：
我们在做 WEB 的登录功能时一般是通过 Form 提交或 Ajax 方式提交到服务器进行验证的。
为了防止抓包，登录密码肯定要先进行一次加密（RSA），再提交到服务器进行验证。
一些大公司都在使用，比如淘宝、京东、新浪 等。
示例代码就不提供了，Git上提供的代码是非常完善的。
密钥安全管理
这些加密技术，能够达到安全加密效果的前提是 密钥的保密性。
实际工作中，不同环境的密钥都应该不同（开发环境、预发布环境、正式环境）。
那么，应该如何安全保存密钥呢？
环境变量
将密钥设置到环境变量中，每次从环境变量中加载。
配置中心
将密钥存放到配置中心，统一进行管理。
密钥过期策略
设置密钥有效期，比如一个月进行重置一次。
在这里希望大佬提供新的思路 ~
