RESTFUL API 安全设计指南

时间 2019-12-02

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RESTFUL API 安全设计指南

xxlegend · 2015/10/18 15:08

0x01 REST API 简介

REST的全称是REpresentational State Transfer，表示表述性无状态传输，无需session，因此每次请求都得带上身份认证信息。rest是基于http协议的，也是无状态的。只是一种架构方式，因此它的安全特性都需咱们本身实现，没有现成的。建议全部的请求都经过https协议发送。RESTful web services 概念的核心就是“资源”。资源能够用 URI 来表示。客户端使用 HTTP 协议定义的方法来发送请求到这些 URIs，固然可能会致使这些被访问的”资源“状态的改变。HTTP请求对应关系以下：php

==========  =====================  ========================
HTTP 方法   行为                   示例
==========  =====================  ========================
GET         获取资源的信息         http://xx.com/api/orders
GET         获取某个特定资源的信息 http://xx.com/api/orders/123
POST        建立新资源             http://xx.com/api/orders
PUT         更新资源               http://xx.com/api/orders/123
DELETE      删除资源               http://xx.com/api/orders/123
==========  ====================== =======================

对于请求的数据通常用json或者xml形式来表示，推荐使用json。web

0x02 身份认证

身份认证包含不少种，有HTTP Basic，HTTP Digest，API KEY，Oauth，JWK等方式，下面简单讲解下：正则表达式

2.1 HTTP Basic

REST因为是无状态的传输，因此每一次请求都得带上身份认证信息，身份认证的方式，身份认证的方式有不少种，第一种即是http basic，这种方式在客户端要求简单，在服务端实现也很是简单，只需简单配置apache等web服务器便可实现，因此对于简单的服务来讲仍是挺方便的。可是这种方式安全性较低，就是简单的将用户名和密码base64编码放到header中。redis

base64编码前：Basic admin:admin
base64编码后：Basic YWRtaW46YWRtaW4=
放到Header中：Authorization: Basic YWRtaW46YWRtaW4=

正是由于是简单的base64编码存储，切记切记在这种方式下必定得注意使用ssl，否则就是裸奔了。算法

在某些产品中也是基于这种相似方式，只是没有使用apache的basic机制，而是本身写了认证框架，原理仍是同样的，在一次请求中base64解码Authorization字段，再和认证信息作校验。很显然这种方式有问题，认证信息至关于明文传输，另外也没有防暴力破解功能。数据库

2.2 API KEY

API Key就是通过用户身份认证以后服务端给客户端分配一个API Key，相似：http://example.com/api?key=dfkaj134,通常的处理流程以下：apache

一个简单的设计示例以下：json

client端：api

server端：缓存

client端向服务端注册，服务端给客户端发送响应的api_key以及security_key，注意保存不要泄露，而后客户端根据api_key,secrity_key,timestrap,rest_uri采用hmacsha256算法获得一个hash值sign，构造途中的url发送给服务端。

服务端收到该请求后，首先验证api_key,是否存在，存在则获取该api_key的security_key，接着验证timestrap是否超过期间限制，可依据系统成而定，这样就防止了部分重放攻击，途中的rest_api是从url获取的为/rest/v1/interface/eth0,最后计算sign值，完以后和url中的sign值作校验。这样的设计就防止了数据被篡改。

经过这种API Key的设计方式加了时间戳防止了部分重放，加了校验，防止了数据被篡改，同时避免了传输用户名和密码，固然了也会有必定的开销。

2.3 Oauth1.0a或者Oauth2

OAuth协议适用于为外部应用受权访问本站资源的状况。其中的加密机制与HTTP Digest身份认证相比，安全性更高。使用和配置都比较复杂，这里就不涉及了。

2.4 JWT

JWT 是JSON Web Token，用于发送可经过数字签名和认证的东西，它包含一个紧凑的，URL安全的JSON对象，服务端可经过解析该值来验证是否有操做权限，是否过时等安全性检查。因为其紧凑的特色，可放在url中或者 HTTP Authorization头中，具体的算法就以下图

0x03 受权

身份认证以后就是受权，根据不一样的身份，授予不一样的访问权限。好比admin用户，普通用户，auditor用户都是不一样的身份。简单的示例：

 
   
    
      
      
        $roles 
        =  
        array 
        ( 
       
 
        'ADMIN' 
        => 
        array 
        ( 
       
 
        'permit' 
        => 
        array 
        ( 
        '/^((\/system\/(clouds|device)$/' 
        ),  
        // 容许访问哪些URL的正则表达式 
       
 
        'deny' 
        => 
        array 
        ( 
        '/^(\/system\/audit)$/' 
        )  
        // 禁止访问哪些URL的正则表达式 
       
 
        ), 
       
 
        'AUDIT' 
        => 
        array 
        ( 
       
 
        'permit' 
        => 
        array 
        ( 
        '/^(\/system\/audit)$/' 
        ), 
        //容许访问的URL正则表达式 
       
 
        'deny' 
        => 
        array 
        ( 
        '/^((\/system\/(clouds|device).*)$/' 
        ) 
       
 
        ) 
       
 
        ); 
       
 
    
 
   
 

上述是垂直权限的处理，若是遇到了平行权限的问题，如用户A获取用户B的身份信息或者更改其余用户信息，对于这些敏感数据接口都须要加上对用户的判断，这一步通常都在具体的逻辑实现中实现。

0x04 URL过滤

在进入逻辑处理以前，加入对URL的参数过滤，如/site/{num}/policy 限定num位置为整数等，若是不是参数则直接返回非法参数，设定一个url清单，不在不在url清单中的请求直接拒绝，这样能防止开发中的api泄露。rest api接口通常会用到GET,POST,PUT,DELETE,未实现的方法则直接返回方法不容许，对于POST，PUT方法的数据采用json格式，而且在进入逻辑前验证是否json，不合法返回json格式错误。

0x05 重要功能加密传输

第一步推荐SSL加密传输，同时对于系统中重要的功能作加密传输，如证书，一些数据，配置的备份功能，同时还得确保具有相应的权限，这一步会在受权中涉及。

0x06 速率限制

请求速率限制，根据api_key或者用户来判断某段时间的请求次数，将该数据更新到内存数据库（redis，memcached），达到最大数即不接受该用户的请求，同时这样还能够利用到内存数据库key在特定时间自动过时的特性。在php中可使用APC，Alternative PHP Cache (APC) 是一个开放自由的PHP opcode 缓存。它的目标是提供一个自由、开放，和健全的框架用于缓存和优化PHP的中间代码。在返回时设置X-Rate-Limit-Reset:当前时间段剩余秒数，APC的示例代码以下：

 
        Route::filter( 
        'api.limit' 
        ,  
        function 
        () 
       
        { 
       
        $key 
        = sprintf( 
        'api:%s' 
        , Auth::user()->api_key); 
       
        // Create the key if it doesn't exist 
       
        Cache::add( 
        $key 
        , 0, 60); 
       
        // Increment by 1 
       
        $count 
        = Cache::increment( 
        $key 
        ); 
       
        // Fail if hourly requests exceeded 
       
        if 
        ( 
        $count 
        > Config::get( 
        'api.requests_per_hour' 
        )) 
       
        { 
       
        App::abort(403,  
        'Hourly request limit exceeded' 
        ); 
       
        } 
       
        });

0x07 错误处理

对于非法的，致使系统出错的等请求都进行记录，一些重要的操做，如登陆，注册等都经过日志接口输出展现。有一个统一的出错接口，对于400系列和500系列的错误都有相应的错误码和相关消息提示，如401：未受权；403：已经鉴权，可是没有相应权限。如不识别的url:{"result":"Invalid URL!"},错误的请求参数{"result":"json format error"},不容许的方法：{"result":"Method Not Allowed"}，非法参数等。上面所说的都是单状态码，同时还有多状态码，表示部分红功，部分字符非法等。示例以下：

HTTP/1.1 207 Multi-Status
Content-Type: application/json; charset="UTF-8"
Content-Length: XXXX    

{
"OPT_STATUS": 207
"DATA": {
    "IP_ADDRESS": [{
        "INTERFACE": "eth0",
        "IP_LIST":[{
             "IP": "192.168.1.1",
             "MASK": "255.255.0.0",
"MULTI_STATUS": 200,
             "MULTI_RESULT": "created successfully"
        },{
             "IP": "192.167.1.1",
             "MASK": "255.255.0.0",
"MULTI_STATUS": 409,
             "MULTI_RESULT": "invalid parameter"
}]
}]
},

0x08 重要ID不透明处理

在系统一些敏感功能上，好比/user/1123 可获取id=1123用户的信息，为了防止字典遍历攻击，可对id进行url62或者uuid处理，这样处理的id是惟一的，而且仍是字符安全的。

0x09 其余注意事项

（1）请求数据，对于POST,DELETE方法中的数据都采用json格式，固然不是说rest架构不支持xml，因为xml太很差解析，对于大部分的应用json已经足够，近一些的趋势也是json愈来愈流行，而且json格式也不会有xml的一些安全问题，如xxe。使用json格式目前能防止扫描器自动扫描。

（2）返回数据统一编码格式，统一返回类型，如Content-Type: application/json; charset="UTF-8"

（3）在逻辑实现中，json解码以后进行参数验证或者转义操做，第一步json格式验证，第二步具体参数验证基本上能防止大部分的注入问题了。

（4）在传输过程当中，采用SSL保证传输安全。

（5）存储安全，重要信息加密存储，如认证信息hash保存。

总之，尽可能使用SSL。