Java安全开发注意事项

互联网安全架构设计

  • 前言
  • 一、如何防御xss攻击?
  • 二、抓包如何防止篡改数据?
  • 三、对接口实现加密
  • 四、相关安全架构设计方案说明


前言

本文是对Java开发做安全的架构设计。


一、如何防御xss攻击?

攻击场景说明:在客户端发起请求时,如果URL的请求参数被篡改为网页脚本的话,而且后台没有对参数做处理的话,在当前页面中会受到恶意攻击。
如何解决:在后台编写一个过滤器,对后台接收到的请求参数做过滤处理。
代码说明:

@Component
@WebFilter
public class XssFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        //重写该方法(对接收的参数做处理)
        XssHttpServletRequestWrapper xssHttpServletRequestWrapper = new XssHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest) request);
        chain.doFilter(xssHttpServletRequestWrapper, response);
    }

    @Override
    public void destroy() {

    }
}

```java
public class XssHttpServletRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {

    private HttpServletRequest request;

    public XssHttpServletRequestWrapper(HttpServletRequest request) {
        super(request);
        this.request = request;
    }

    @Override
    //重写该方法,对接收到的参数做过滤处理
    public String getParameter(String name) {
        String oldValue = super.getParameter(name);
        if(StringUtils.isEmpty(oldVa[添加链接描述](https://pc.qq.com/detail/10/detail_3330.html)lue)){
            return oldValue;
        }
        String newValue = StringEscapeUtils.escapeHtml4(oldValue);
        return newValue;
    }
    
}

二、抓包如何防止篡改数据?

攻击场景说明:可以使用第三方抓包工具,对请求前后实现代理,可以修改参数请求内容和参数响应内容。
Fiddler4抓包工具下载地址:

https://pc.qq.com/detail/10/detail_3330.html  

使用Fiddler4篡改请求之前:
Java安全开发注意事项_第1张图片
Java安全开发注意事项_第2张图片
Java安全开发注意事项_第3张图片
解决方案:
使用MD5对参数做加密处理,防止参数被篡改
使用MD5可以直接验证签名参数 MD5 属于单向加密,只能够暴力破解。
MD5应用场景:在nacos分布式配置中心中,使用MD5 比对文件内容是否发生改变

MD5在线暴力破解地址:https://www.cmd5.com/

三、对接口实现加密

攻击场景说明:对接口实现对称加密,抓包的时候看不到明文的数据,但是可以被破解,因为客户端与服务器都是采用同一个密钥实现加解密,可以通过反编译客户端代码得出密钥实现破解。
对称加密

  1. 加密和解密都是同一个秘钥
  2. 优势:算法公开、加密快、效率高。
  3. 缺点:可以采用反编译破解客户端真实秘钥

常用对称加密框架:
1.DES(Data Encryption Standard)
2.3DES(DES加强版,使用3次DES计算,Triple DES,DESede)
3.AES(Advanced Encryption Standard,3DES加强版)

工具类代码如下:

/**
 * 字符串加密解密工具,可逆加密,秘钥很重要,一定要自己改秘钥,打死也不要告诉其他人
 */
public class DESUtil {

    // 密钥,是加密解密的凭据,长度为8的倍数
    private static String PASSWORD_CRYPT_KEY = "12345678";
    private final static String DES = "DES";

    /**
     * 加密
     *
     * @param src 数据源
     * @param key 密钥,长度必须是8的倍数
     * @return 返回加密后的数据
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(byte[] src, byte[] key) throws Exception {

        // DES算法要求有一个可信任的随机数源
        SecureRandom sr = new SecureRandom();

        // 从原始密匙数据创建DESKeySpec对象
        DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

        // 创建一个密匙工厂,然后用它把DESKeySpec转换成
        // 一个SecretKey对象
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);

        SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);

        // Cipher对象实际完成加密操作
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);

        // 用密匙初始化Cipher对象
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, securekey, sr);

        // 现在,获取数据并加密
        // 正式执行加密操作
        return cipher.doFinal(src);

    }

    /**
     * 解密
     *
     * @param src 数据源
     * @param key 密钥,长度必须是8的倍数
     * @return 返回解密后的原始数据
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] src, byte[] key) throws Exception {

        // DES算法要求有一个可信任的随机数源
        SecureRandom sr = new SecureRandom();
        // 从原始密匙数据创建一个DESKeySpec对象
        DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

        // 创建一个密匙工厂,然后用它把DESKeySpec对象转换成
        // 一个SecretKey对象
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);

        SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);

        // Cipher对象实际完成解密操作
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);

        // 用密匙初始化Cipher对象
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, securekey, sr);

        // 现在,获取数据并解密
        // 正式执行解密操作
        return cipher.doFinal(src);

    }

    /**
     * 密码解密
     *
     * @param data
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public final static String decrypt(String data) {

        try {
            return new String(decrypt(hex2byte(data.getBytes()), PASSWORD_CRYPT_KEY.getBytes()));
        } catch (Exception e) {

        }
        return null;
    }

    /**
     * 密码加密
     *
     * @param password
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public final static String encrypt(String password) {
        try {
            return byte2hex(encrypt(password.getBytes(), PASSWORD_CRYPT_KEY.getBytes()));
        } catch (Exception e) {

        }
        return null;
    }

    /**
     * 二行制转字符串
     *
     * @param b
     * @return
     */
    public static String byte2hex(byte[] b) {

        String hs = "";
        String stmp = "";
        for (int n = 0; n < b.length; n++) {
            stmp = (java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
            if (stmp.length() == 1)
                hs = hs + "0" + stmp;
            else
                hs = hs + stmp;
        }
        return hs.toUpperCase();
    }

    public static byte[] hex2byte(byte[] b) {

        if ((b.length % 2) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("长度不是偶数");
        byte[] b2 = new byte[b.length / 2];
        for (int n = 0; n < b.length; n += 2) {
            String item = new String(b, n, 2);
            b2[n / 2] = (byte) Integer.parseInt(item, 16);
        }
        return b2;
    }

    // 测试用例,不需要传递任何参数,直接执行即可。
    public static void main(String[] args) {
        String basestr = "mayikt";
        String str1 = encrypt(basestr);
        System.out.println("原始值: " + basestr);
        System.out.println("加密后: " + str1);
        System.out.println("解密后: " + decrypt(str1));
    }

}


非对称加密
公钥和私钥互换,生成一对秘钥对,分别为公钥和私钥。

  1. 公钥加密,必须私钥解密
  2. 私钥加密,必须公钥解密
    所以在很多支付接口中为了保证安全性,客户端采用公钥加密,服务器端采用私钥解密,就算别人客户端的公钥,也无法解密,因为解密数据必须要私钥,而私钥存放在服务器端。
    最为著名的就是RSA

工具类代码如下:

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.apache.tomcat.util.http.fileupload.IOUtils;


import javax.crypto.Cipher;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.security.*;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


public class RSAUtils {
    public static final String CHARSET = "UTF-8";
    public static final String RSA_ALGORITHM = "RSA"; // ALGORITHM ['ælgərɪð(ə)m] 算法的意思

    public static Map<String, String> createKeys(int keySize) {
        // 为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象
        KeyPairGenerator kpg;
        try {
            kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA_ALGORITHM);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new IllegalArgumentException("No such algorithm-->[" + RSA_ALGORITHM + "]");
        }

        // 初始化KeyPairGenerator对象,密钥长度
        kpg.initialize(keySize);
        // 生成密匙对
        KeyPair keyPair = kpg.generateKeyPair();
        // 得到公钥
        Key publicKey = keyPair.getPublic();
        String publicKeyStr = Base64.encodeBase64URLSafeString(publicKey.getEncoded());
        // 得到私钥
        Key privateKey = keyPair.getPrivate();
        String privateKeyStr = Base64.encodeBase64URLSafeString(privateKey.getEncoded());
        // map装载公钥和私钥
        Map<String, String> keyPairMap = new HashMap<String, String>();
        keyPairMap.put("publicKey", publicKeyStr);
        keyPairMap.put("privateKey", privateKeyStr);
        // 返回map
        return keyPairMap;
    }

    /**
     * 得到公钥
     * @param publicKey  密钥字符串(经过base64编码)
     * @throws Exception
     */
    public static RSAPublicKey getPublicKey(String publicKey) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        // 通过X509编码的Key指令获得公钥对象
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(publicKey));
        RSAPublicKey key = (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
        return key;
    }

    /**
     * 得到私钥
     * @param privateKey  密钥字符串(经过base64编码)
     * @throws Exception
     */
    public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String privateKey) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        // 通过PKCS#8编码的Key指令获得私钥对象
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(privateKey));
        RSAPrivateKey key = (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
        return key;
    }

    /**
     * 公钥加密
     * @param data
     * @param publicKey
     * @return
     */
    public static String publicEncrypt(String data, RSAPublicKey publicKey) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            return Base64.encodeBase64URLSafeString(rsaSplitCodec(cipher, Cipher.ENCRYPT_MODE, data.getBytes(CHARSET), publicKey.getModulus().bitLength()));
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("加密字符串[" + data + "]时遇到异常", e);
        }
    }

    /**
     * 私钥解密
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     */

    public static String privateDecrypt(String data, RSAPrivateKey privateKey) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            return new String(rsaSplitCodec(cipher, Cipher.DECRYPT_MODE, Base64.decodeBase64(data), privateKey.getModulus().bitLength()), CHARSET);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("解密字符串[" + data + "]时遇到异常", e);
        }
    }

    /**
     * 私钥加密
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     */

    public static String privateEncrypt(String data, RSAPrivateKey privateKey) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_ALGORITHM);
            //每个Cipher初始化方法使用一个模式参数opmod,并用此模式初始化Cipher对象。此外还有其他参数,包括密钥key、包含密钥的证书certificate、算法参数params和随机源random。
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
            return Base64.encodeBase64URLSafeString(rsaSplitCodec(cipher, Cipher.ENCRYPT_MODE, data.getBytes(CHARSET), privateKey.getModulus().bitLength()));
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("加密字符串[" + data + "]时遇到异常", e);
        }
    }

    /**
     * 公钥解密
     * @param data
     * @param publicKey
     * @return
     */

    public static String publicDecrypt(String data, RSAPublicKey publicKey) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
            return new String(rsaSplitCodec(cipher, Cipher.DECRYPT_MODE, Base64.decodeBase64(data), publicKey.getModulus().bitLength()), CHARSET);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("解密字符串[" + data + "]时遇到异常", e);
        }
    }

    //rsa切割解码  , ENCRYPT_MODE,加密数据   ,DECRYPT_MODE,解密数据
    private static byte[] rsaSplitCodec(Cipher cipher, int opmode, byte[] datas, int keySize) {
        int maxBlock = 0;  //最大块
        if (opmode == Cipher.DECRYPT_MODE) {
            maxBlock = keySize / 8;
        } else {
            maxBlock = keySize / 8 - 11;
        }
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] buff;
        int i = 0;
        try {
            while (datas.length > offSet) {
                if (datas.length - offSet > maxBlock) {
                    //可以调用以下的doFinal()方法完成加密或解密数据:
                    buff = cipher.doFinal(datas, offSet, maxBlock);
                } else {
                    buff = cipher.doFinal(datas, offSet, datas.length - offSet);
                }
                out.write(buff, 0, buff.length);
                i++;
                offSet = i * maxBlock;
            }
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("加解密阀值为[" + maxBlock + "]的数据时发生异常", e);
        }
        byte[] resultDatas = out.toByteArray();
        IOUtils.closeQuietly(out);
        return resultDatas;
    }


    // 简单测试____________
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Map<String, String> keyMap = RSAUtils.createKeys(1024);
        String publicKey = keyMap.get("publicKey");
        String privateKey = keyMap.get("privateKey");
        System.out.println("公钥: \n\r" + publicKey);
        System.out.println("私钥: \n\r" + privateKey);
        System.out.println("公钥加密——私钥解密");
        String str="mayikt";
        String encodedData = RSAUtils.publicEncrypt(str, RSAUtils.getPublicKey(privateKey));  //传入明文和公钥加密,得到密文
        System.out.println("密文:\r\n" + encodedData);
        String decodedData = RSAUtils.privateDecrypt(encodedData, RSAUtils.getPrivateKey(publicKey)); //传入密文和私钥,得到明文
        System.out.println("解密后文字: \r\n" + decodedData);

    }

}


注意:在Http协议通讯过程中,如果传递特殊字符的情况下,比如:+!等特殊字符统一会变为空格。所以注意需要对url参数实现UrlEncode

四、相关安全架构设计方案说明

  1. 使用api网关过滤器对防止xss、sql注入问题
    在这里插入图片描述
  2. 对我们的接口实现对称加密,抓包的时候看不到明文的数据,但是可以被破解,因为客户端与服务器都是采用同一个密钥实现加解密,可以通过反编译客户端代码得出密钥实现破解。 Des、aes
  3. 使用非对称加密RSA 公钥和私钥互换机制,客户端使用公钥实现加密,服务器端采用私钥实现解密,就算黑客破解出公钥也无法对数据实现解密。
    一对密钥 两个密钥 公钥 和私
    对称加解密速度比rsa要快,但是不安全。
  4. 可以采用MD5对我们的参数实现验证签名,但是数据还是传输明文,可以防止
    篡改数据。
  5. 互联网电商项目都会采用Https协议 ssl+证书 加密传输 默认443 而我们的Http协议采用明文实现对数据传输,效率比较Https要高,但是不安全。
  6. 对我们的api接口实现黑名单和白名单控制
  7. 对我们接口实现服务保护、限流、熔断
  8. 使用图形验证码防止机器模拟请求
  9. 对我们代码使用专门扫描工具实现检测漏洞
  10. 在rpc传递参数过程中使用令牌隐藏真实的参数。
  11. 数据库表权限框架设计

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