《架构师训练营》安全架构&高可用架构

极客时间《架构师训练营》第十一周学习笔记

安全架构

XSS 攻击

Cross-Site Scripting（跨站脚本攻击）简称 XSS，是一种代码注入攻击。攻击者通过在目标网站上注入恶意脚本，使之在用户的浏览器上运行。利用这些恶意脚本，攻击者可获取用户的敏感信息如 Cookie、SessionID 等，进而危害数据安全。

XSS 注入的方法不一而足，简单列举几个常见的方法：

• 在 HTML 中内嵌的文本中，恶意内容以 script 标签形成注入
• 在内联的 JavaScript 中，拼接的数据突破了原本的限制（字符串，变量，方法名等）
• 在标签属性中，恶意内容包含引号，从而突破属性值的限制，注入其他属性或者标签
• 在标签的 href、src 等属性中，包含 javascript: 等可执行代码
• 在 onload、onerror、onclick 等事件中，注入不受控制代码
• 在 style 属性和标签中，包含类似 background-image:url("javascript:..."); 的代码（新版本浏览器已经可以防范）
• 在 style 属性和标签中，包含类似 expression(...) 的 CSS 表达式代码（新版本浏览器已经可以防范）

预防攻击也有一些常用的套路：

• 输入过滤：在用户提交时，由前端过滤输入，然后提交到后端。
• 纯前端渲染：纯前端框架会明确的告诉浏览器内容是文本是属性，还是样式，不容易被执行预期外的代码欺骗
• HTML 转义：采用合适的转义库，对 HTML 模板各处插入点进行充分的转义。doT.js、ejs、FreeMarker 等库对于 HTML 转义通常只有一定的规则，可以帮助我们把诸如 & < > " ' /等等字符彻底转义。
• 预防 DOM 型 XSS 攻击：如用 Vue/React 技术栈避免不使用 v-html/dangerouslySetInnerHTML 功能，就在前端 render 阶段避免 innerHTML、outerHTML 的 XSS 隐患。

SQL 注入

所谓 SQL 注入，就是通过把 SQL 命令插入到 Web 表单递交或输入域名或页面请求的查询字符串，最终达到欺骗服务器执行恶意的 SQL 命令

SQL 注入攻击的工作方式是提前终止目标 SQL 文本的字符串，然后追加一个新的命令，主要有两种形式：

• 直接将代码插入到与 SQL 命令串联在一起并使得其以执行的用户输入变量
• 间接的攻击方法，它将恶意代码注入要在表中存储或者作为原数据存储的字符串。在存储的字符串中会连接到一个动态的 SQL 命令中，以执行一些恶意的 SQL 代码。

防范 SQL 注入攻击的方法：

1. 普通用户与系统管理员用户的权限要有严格的区分。
2. 强迫使用预编译参数绑
3. 加强对用户输入的验证，使用过滤器过滤常见 SQL 注入脚本
4. 使用专业的漏洞扫描工具来寻找可能被攻击的点

CSRF 攻击

Cross-site request forgery, 跨站请求伪造。是指黑客引诱用户打开黑客的网站，在黑客的网站中，利用用户的登录状态发起跨站请求。

CSRF 攻击攻击原理及过程如下：

1. 用户 C 打开浏览器，访问受信任网站 A，输入用户名和密码请求登录网站 A
2. 在用户信息通过验证后，网站 A 产生 Cookie 信息并返回给浏览器，此时用户登录网站 A 成功，可以正常发送请求到网站 A
3. 用户未退出网站 A 之前，在同一浏览器中，打开一个 tab 页访问网站 B
4. 网站 B 接收到用户请求后，返回一些攻击性代码，并发出一个请求要求访问第三方站点 A

防御 CSRF 手段：

1. 验证 HTTP Referer 字段
2. 在请求地址中添加 token 并验证
3. 在 HTTP 头中自定义属性并验证

其他攻击和漏洞

• Error Code： Web 服务器输出的错误信息，能帮助黑客寻找系统漏洞
• HTML 注释：显示在客户端 HTML 中的注释给黑客攻击造成便利
• 文件上传：上传可执行文件可能危及后台程序
• 路劲遍历：URL 中显示的相对路径，能帮助黑客程序遍历未开放的目录和文件

信息加密

单向散列

单项散列加密的特性是：

• 根据任意长度的信息计算固定长度的散列值
• 能快速计算散列值
• 消息不同散列值不同
• 通过散列值不能反算出消息

实际应用：

• 重要信息密文存储（密码+盐后再进行散列计算,存储后可以防止字典攻击）
• 检测软件是否篡改
• 基于口令的加密
• 消息认证码
• 数字签名
• 伪随机生成器
• 一次性口令

对称加密

对称加密就是最传统的加密计算：加密和解密使用同一个密钥。加密解密过程：

1. 明文->密钥加密->密文
2. 密文->密钥解密->明文

对称加密算法的优点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高，通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。由于加解密使用的是同一个密钥，因此如何把密钥安全地传递到解密者手上就成了必须要解决的问题。

非对称加密

对称加密算法又称现代加密算法。非对称加密算法需要一对密钥：公开密钥和私有密。如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解密。算法强度复杂，安全性依赖于算法与密钥，但是加密解密速度慢。常用的场景有：登陆认证、数字签名、数字证书等等。

高可用系统的度量

可用性指标

业界通常用多少个 9 来衡量网站的可用性，如是 4 个 9，即服务 99.99% 可用，只有 0.01% 的时间不可用，也就是一年中只有大约 53 分钟不可用。

• 网站年度可用性指标 = ( 1 - 网站不可用时间/年度总时间) * 100%

• 网站不可用时间（故障时间）= 故障修复时间点 - 故障发现（报告）时间点

故障分类管理

故障分类管理通常与考评挂钩，通过故障等级确定严重性，并对当事人按一定权重扣分，扣分多了就直接滚蛋

分类	描述	权重
事故及故障	严重故障，网站整体不可用	100
A 类故障	网站访问不顺畅，或核心功能不可用	20
B 类故障	非核心功能不可用，或核心功能少数用户不可用	5
C 类故障	以上故障以外的其他故障	1

高可用架构

见本周作业 1

运维

发布

网站需要保证 7*24 高可用运行，同时网站又需要不断的发布新功能。
不管发布内容大小都需要在服务器上关闭原有的应用，然后重新部署启动新的应用，整个过程还要求不影响用户的使用。一般的发布流程：

发布

• 发布管理：整个发布过程，代码都要通过日常、预发测试才能最终上线，这个过程是需要占用对应服务器并保持稳定

• 流程控制：为了保证最终上线的代码是正确运行的，整个过程需要测试和 Code Review，必须通过测试、审核才能进入下一个环节

• 发布反馈：发布脚本需要执行上面提到一系列的过程，这需要一个等待的过程，我们需要实时给发布人员提供发布反馈，并将相关信息保存到日志。

自动化测试

在软件测试中，测试自动化（英语：Test automation）是一种测试方法，使用特定的软件，去控制测试流程，并比较实际的结果与预期结果之间的差异。通过将测试自动化，可以让正式的测试过程中的必要测试，可以反复进行；通过这种方法，也可以将难以手动进行的测试，交由软件来做。

自动化测试主要指四个方向：

• 单元测试：可以理解为对一个函数、一个组件的测试
• 接口测试即 API 测试，主要关注提供的接口是否可靠
• 功能测试可以理解为应用的 UI、功能是否符合预期
• 基准测试可以帮我们测试代码的性能。

适合适合自动化测试的场景：

• 需求变动不频繁
• 项目周期足够长
• 自动化测试脚本可重复使用
• 代码规范可测试

常见的自动化测试工具有：

• 前端测试框架：mocha
• 断言库：chai
• 测试覆盖率：Istanbul
• 测试浏览器：chrome
• 浏览器驱动：selenium-webdriver/chrome
• 接口测试 http 请求断言：supertest
• 基准测试：benchmark

自动化部署

自动化部署就是部署过程中所有的操作全部自动化，无需人工干预，常见的工具有 Gitlab、Jenkins、TeamCity 等等。下面以 Jenkins 为例，简单介绍一介绍一下常见的步骤：

1. 开发人员于 Git 等源码管理工具上提到 MR
2. Git 通过 Webhook 或是其他插件触发 Jenkins 拉取源码至其工作空间
3. Jenkins 构建源码，失败则通知开发人员
4. 构建成功，则执行单元测试或是其他测试
5. 测试不过则通知开发人
6. 测试通过则生成发布包
7. 再将发布包发布到各个 Web 服务器上

自动化部署

持续部署三步走：

1. 持续集成：允许工程师随时向公共分支提交代码，并立即进行自动化测试。

2. 持续交付：除了跑单元测试及软件打包，持续交付机制会将软件部署到各种测试环境中

3. 持续部署：代码在没有人工干预的情况下被测试、构建、部署并推送到生产环境

其他

• 灰度发布：大型网站会使用灰度发布模式，将集群服务器分成若干部分，每天只发布一部分服务器，观察运行稳定没有故障，若出现问题则及时回滚

• 服务器性能监控：收集服务器性能指标，如系统 Load，内存占用，磁盘 IO，网络 IO 等对尽早做出故障预警， 及时判断应用状况，防患于未然，将故障扼杀在萌芽时期非常重要

• 监控管理：控数据采集后，除了用作系统性能评估、集群规模伸缩性预测等，还可以根据实时监控数据进行风险预警，并对服务器进行失效转移，自动负载调整，最大化利用集群所有机器的资源。