RESTFUL API 安全設計

0x01 REST API 簡介

REST的全稱是REpresentational State Transfer，表示表述性無狀態傳輸，無需session，因此每次請求都得帶上身份認證信息。rest是基於http協議的，也是無狀態的。只是一種架構方式，因此它的安全特性都需咱們本身實現，沒有現成的。建議全部的請求都經過https協議發送。RESTful web services 概念的核心就是「資源」。 資源能夠用 URI 來表示。客戶端使用 HTTP 協議定義的方法來發送請求到這些 URIs，固然可能會致使這些被訪問的」資源「狀態的改變。HTTP請求對應關係以下：

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HTTP 方法    行爲                   示例
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GET         獲取資源的信息          http://xx.com/api/orders
GET         獲取某個特定資源的信息   http://xx.com/api/orders/123
POST        建立新資源              http://xx.com/api/orders
PUT         更新資源                http://xx.com/api/orders/123
DELETE      刪除資源                http://xx.com/api/orders/123
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對於請求的數據通常用json或者xml形式來表示，推薦使用json。

0x02 身份認證

身份認證包含不少種，有HTTP Basic，HTTP Digest，API KEY，Oauth，JWK等方式，下面簡單講解下：

2.1 HTTP Basic

REST因爲是無狀態的傳輸，因此每一次請求都得帶上身份認證信息，身份認證的方式，身份認證的方式有不少種，第一種即是http basic，這種方式在客戶端要求簡單，在服務端實現也很是簡單，只需簡單配置apache等web服務器便可實現，因此對於簡單的服務來講仍是挺方便的。可是這種方式安全性較低，就是簡單的將用戶名和密碼base64編碼放到header中。

base64編碼前：Basic admin:admin
base64編碼後：Basic YWRtaW46YWRtaW4=
放到Header中：Authorization: Basic YWRtaW46YWRtaW4=

正是由於是簡單的base64編碼存儲，切記切記在這種方式下必定得注意使用ssl，否則就是裸奔了。

在某些產品中也是基於這種相似方式，只是沒有使用apache的basic機制，而是本身寫了認證框架，原理仍是同樣的，在一次請求中base64解碼Authorization字段，再和認證信息作校驗。很顯然這種方式有問題，認證信息至關於明文傳輸，另外也沒有防暴力破解功能。

2.2 API KEY

API Key就是通過用戶身份認證以後服務端給客戶端分配一個API Key，相似：http://example.com/api?key=dfkaj134

一個簡單的設計示例以下：

client端：

server端：

client端向服務端註冊，服務端給客戶端發送響應的api_key以及security_key，注意保存不要泄露，而後客戶端根據api_key,secrity_key,timestrap,rest_uri採用hmacsha256算法獲得一個hash值sign，構造途中的url發送給服務端。

服務端收到該請求後，首先驗證api_key,是否存在，存在則獲取該api_key的security_key，接着驗證timestrap是否超過期間限制，可依據系統成而定，這樣就防止了部分重放攻擊，途中的rest_api是從url獲取的爲/rest/v1/interface/eth0,最後計算sign值，完以後和url中的sign值作校驗。這樣的設計就防止了數據被篡改。

經過這種API Key的設計方式加了時間戳防止了部分重放，加了校驗，防止了數據被篡改，同時避免了傳輸用戶名和密碼，固然了也會有必定的開銷。

2.3 Oauth1.0a或者Oauth2

OAuth協議適用於爲外部應用受權訪問本站資源的狀況。其中的加密機制與HTTP Digest身份認證相比，安全性更高。使用和配置都比較複雜，這裏就不涉及了。

2.4 JWT

JWT 是JSON Web Token，用於發送可經過數字簽名和認證的東西，它包含一個緊湊的，URL安全的JSON對象，服務端可經過解析該值來驗證是否有操做權限，是否過時等安全性檢查。因爲其緊湊的特色，可放在url中或者 HTTP Authorization頭中，具體的算法就以下圖

0x03 受權

身份認證以後就是受權，根據不一樣的身份，授予不一樣的訪問權限。好比admin用戶，普通用戶，auditor用戶都是不一樣的身份。簡單的示例：

$roles = array(
'ADMIN'=>array(
'permit'=>array('/^((\/system\/(clouds|device)$/'), // 容許訪問哪些URL的正則表達式
'deny'=>array('/^(\/system\/audit)$/') // 禁止訪問哪些URL的正則表達式
),
'AUDIT'=>array(
'permit'=>array('/^(\/system\/audit)$/'),//容許訪問的URL正則表達式
'deny'=>array('/^((\/system\/(clouds|device).*)$/')
)
);

上述是垂直權限的處理，若是遇到了平行權限的問題，如用戶A獲取用戶B的身份信息或者更改其餘用戶信息，對於這些敏感數據接口都須要加上對用戶的判斷，這一步通常都在具體的邏輯實現中實現。

0x04 URL過濾

在進入邏輯處理以前，加入對URL的參數過濾，如/site/{num}/policy 限定num位置爲整數等，若是不是參數則直接返回非法參數，設定一個url清單，不在不在url清單中的請求直接拒絕，這樣能防止開發中的api泄露。rest api接口通常會用到GET,POST,PUT,DELETE,未實現的方法則直接返回方法不容許，對於POST，PUT方法的數據採用json格式，而且在進入邏輯前驗證是否json，不合法返回json格式錯誤。

0x05 重要功能加密傳輸

第一步推薦SSL加密傳輸，同時對於系統中重要的功能作加密傳輸，如證書，一些數據，配置的備份功能，同時還得確保具有相應的權限，這一步會在受權中涉及。

0x06 速率限制

請求速率限制，根據api_key或者用戶來判斷某段時間的請求次數，將該數據更新到內存數據庫（redis，memcached），達到最大數即不接受該用戶的請求，同時這樣還能夠利用到內存數據庫key在特定時間自動過時的特性。在php中可使用APC，Alternative PHP Cache (APC) 是一個開放自由的PHP opcode 緩存。它的目標是提供一個自由、 開放，和健全的框架用於緩存和優化PHP的中間代碼。在返回時設置X-Rate-Limit-Reset:當前時間段剩餘秒數，APC的示例代碼以下：

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 錯誤處理

對於非法的，致使系統出錯的等請求都進行記錄，一些重要的操做，如登陸，註冊等都經過日誌接口輸出展現。有一個統一的出錯接口，對於400系列和500系列的錯誤都有相應的錯誤碼和相關消息提示，如401：未受權；403：已經鑑權，可是沒有相應權限。如不識別的url:{"result":"Invalid URL!"},錯誤的請求參數{"result":"json format error"},不容許的方法：{"result":"Method Not Allowed"}，非法參數等。上面所說的都是單狀態碼，同時還有多狀態碼，表示部分紅功，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不透明處理

在系統一些敏感功能上，好比/user/1123 可獲取id=1123用戶的信息，爲了防止字典遍歷攻擊，可對id進行url62或者uuid處理，這樣處理的id是惟一的，而且仍是字符安全的。

0x09 其餘注意事項

（1）請求數據，對於POST,DELETE方法中的數據都採用json格式，固然不是說rest架構不支持xml，因爲xml太很差解析，對於大部分的應用json已經足夠，近一些的趨勢也是json愈來愈流行，而且json格式也不會有xml的一些安全問題，如xxe。使用json格式目前能防止掃描器自動掃描。

（2）返回數據統一編碼格式，統一返回類型，如Content-Type: application/json; charset="UTF-8"

（3）在邏輯實現中，json解碼以後進行參數驗證或者轉義操做，第一步json格式驗證，第二步具體參數驗證基本上能防止大部分的注入問題了。

（4）在傳輸過程當中，採用SSL保證傳輸安全。

（5）存儲安全，重要信息加密存儲，如認證信息hash保存。

總之，儘可能使用SSL。