如何设计一个安全的对外接口,老司机总结了这几点

简介: 博主之前做过恒丰银行代收付系统(相当于支付接口),包括现在的oltpapi交易接口和虚拟业务的对外提供数据接口。总之,当你做了很多项目写了很多代码的时候,就需要回过头来,多总结总结,这样你会看到更多之前写代码的时候看不到的东西,也能更明白为什么要这样做。

博主之前做过恒丰银行代收付系统(相当于支付接口),包括现在的oltpapi交易接口和虚拟业务的对外提供数据接口。总之,当你做了很多项目写了很多代码的时候,就需要回过头来,多总结总结,这样你会看到更多之前写代码的时候看不到的东西,也能更明白为什么要这样做。

做接口需要考虑的问题

什么是接口

接口无非就是客户端请求你的接口地址,并传入一堆该接口定义好的参数,通过接口自身的逻辑处理,返回接口约定好的数据以及相应的数据格式。

接口怎么开发

接口由于本身的性质,由于和合作方对接数据,所以有以下几点需要在开发的时候注意:

1.定义接口入参:写好接口文档

2.定义接口返回数据类型:一般都需要封装成一定格式,确定返回json还是xml报文等

网络异常,图片无法展示
|

见如下返回数据定义格式:

package com.caiex.vb.model;
import java.io.Serializable;
import javax.xml.bind.annotation.XmlAccessType;
import javax.xml.bind.annotation.XmlAccessorType;
import javax.xml.bind.annotation.XmlType;
@XmlAccessorType(XmlAccessType.FIELD)
@XmlType(name = "Result", propOrder = { "resultCode", "resultMsg" })
public class Result implements Serializable {
 private static final long serialVersionUID = 10L;
 protected int resultCode;
 protected String resultMsg;
 public int getResultCode() {
  return this.resultCode;
 }
 public void setResultCode(int value) {
  this.resultCode = value;
 }
 public String getResultMsg() {
  return this.resultMsg;
 }
 public void setResultMsg(String value) {
  this.resultMsg = value;
 }
}
package com.caiex.vb.model;
import java.io.Serializable;
public class Response implements Serializable {
 private static final long serialVersionUID = 2360867989280235575L;
 private Result result;
 private Object data;
 public Result getResult() {
  if (this.result == null) {
   this.result = new Result();
  }
  return result;
 }
 public void setResult(Result result) {
  this.result = result;
 }
 public Object getData() {
  return data;
 }
 public void setData(Object data) {
  this.data = data;
 }
}

3.确定访问接口的方式,get or post等等,可以根据restful接口定义规则RESTful API:RESTful API

4.定义一套全局统一并通用的返回码,以帮助排查问题;

public static int NO_AGENT_RATE = 1119;  //未找到兑换率
 public static int SCHEME_COMMIT_FAIL = 4000;  //方案提交失败
 public static int SCHEME_CONFIRMATION = 4001;  //方案确认中
 public static int SCHEME_NOT_EXIST = 4002;  //方案不存在
 public static int SCHEME_CANCEL= 4005;  //方案不存在
 //。。。。

5.统一的异常处理:应该每个系统都需要一套统一的异常处理

package com.caiex.vb.interceptor;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import com.caiex.vb.model.Response;
@ControllerAdvice
@ResponseBody
public class GlobalExceptionHandler {
 private  Logger  logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass()); 
    /**
     * 所有异常报错
     * @param request
     * @param exception
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @ExceptionHandler(value=Exception.class)  
    public Response allExceptionHandler(HttpServletRequest request,  
            Exception exception) throws Exception  
    {  
     logger.error("拦截到异常:", exception);
        Response response = new Response();
        response.setData(null);
        response.getResult().setResultCode(9999);
        response.getResult().setResultMsg("系统繁忙");
        return response;  
    }  
}

6.拦截器链设置:合作方访问接口的时候,会根据你接口定义好的传参访问你的接口服务器,但是会存在接口参数类型错误或者格式不对,必传参数没传的问题,甚至一些恶意请求,都可以通过拦截器链进行前期拦截,避免造成接口服务的压力。

学习资料:Java进阶视频资源

还有很重要的一点,加签验签也可以在拦截器设置。继承WebMvcConfigurerAdapter实现springboot的拦截器链。实现HandlerInterceptor方法编写业务拦截器。

package com.caiex.vb.interceptor;
import javax.annotation.Resource;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.caiex.redis.service.api.RedisApi;
import com.caiex.vb.model.Response;
import com.caiex.vb.utils.CaiexCheckUtils;
@Component
public class SignInterceptor extends BaseValidator implements HandlerInterceptor{
 private Logger logger = LogManager.getLogger(this.getClass());
 @Resource
 private RedisApi redisApi;
 public void afterCompletion(HttpServletRequest arg0,
   HttpServletResponse arg1, Object arg2, Exception arg3)
   throws Exception {
  // TODO Auto-generated method stub
 }
 public void postHandle(HttpServletRequest arg0, HttpServletResponse arg1,
   Object arg2, ModelAndView arg3) throws Exception {
  // TODO Auto-generated method stub
 }
 public boolean preHandle(HttpServletRequest arg0, HttpServletResponse arg1,
   Object arg2) throws Exception {
  if(isTestIpAddr(arg0)){
   return true;
  }
  String securityKey = redisApi.hGet("securityKey", arg0.getParameter("agentid"));
  if(StringUtils.isEmpty(securityKey)){
   Response response = new Response();
   response.setData(null);
   response.getResult().setResultCode(8001);
   response.getResult().setResultMsg("缺少私钥, 渠道号:" + arg0.getParameter("agentid"));
   logger.error("缺少私钥, 渠道号:" + arg0.getParameter("agentid"));
   InterceptorResp.printJson(arg1, response);
   return false;
  }
  if(StringUtils.isEmpty(arg0.getParameter("sign")) || !arg0.getParameter("sign").equals(CaiexCheckUtils.getSign(arg0.getParameterMap(), securityKey))){
   Response response = new Response();
   response.setData(null);
   response.getResult().setResultCode(3203);
   response.getResult().setResultMsg("参数签名认证失败");
   logger.error("参数签名认证失败:" + JSON.toJSONString(arg0.getParameterMap()) + " securityKey = " + securityKey);
   InterceptorResp.printJson(arg1, response);
   return false;
  }else{
   return true;
  }
 }
}
package com.caiex.oltp.config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.EnableWebMvc;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurerAdapter;
import com.caiex.oltp.interceptor.APILimitRateValidator;
import com.caiex.oltp.interceptor.CommonValidator;
import com.caiex.oltp.interceptor.DDSAuthValidator;
import com.caiex.oltp.interceptor.QueryPriceParamsValidator;
import com.caiex.oltp.interceptor.TradeParamsValidator;
@EnableWebMvc
@Configuration
@ComponentScan
public class WebAppConfigurer extends WebMvcConfigurerAdapter {
   @Bean
   CommonValidator commonInterceptor() {
         return new CommonValidator();
     }
   @Bean
   DDSAuthValidator ddsAuthInterceptor() {
         return new DDSAuthValidator();
     }
   @Bean
   QueryPriceParamsValidator queryPriceParamsInterceptor() {
         return new QueryPriceParamsValidator();
     }
   @Bean
   TradeParamsValidator tradeParamsInterceptor() {
         return new TradeParamsValidator();
     }
  @Bean
   APILimitRateValidator aPILimitRateInterceptor() {
         return new APILimitRateValidator();
     }
     @Override
     public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
      //访问速率限制
      registry.addInterceptor(aPILimitRateInterceptor())
      .addPathPatterns("/*/*");
      //.addPathPatterns("/price/getPriceParam");
      //参数签名认证
         registry.addInterceptor(ddsAuthInterceptor())
         .addPathPatterns("/tradeState/*")
         .addPathPatterns("/recycle/*")
         .addPathPatterns("/matchInfo/*")
         .addPathPatterns("/price/tradeTicketParam");
         //公共参数检查
         registry.addInterceptor(commonInterceptor())
         .addPathPatterns("/price/tradeTicketParam")
         .addPathPatterns("/tradeState/*")
         .addPathPatterns("/recycle/*");
         //询价参数校验
         registry.addInterceptor(queryPriceParamsInterceptor())
         .addPathPatterns("/price/getPriceParam");
         //交易参数检查
         registry.addInterceptor(tradeParamsInterceptor())
         .addPathPatterns("/price/tradeTicketParam");
         super.addInterceptors(registry);
     }
}

7.token令牌和sign数字签名实现数据保密性。

创建令牌(Token)

为保证请求的合法性,我们提供第三方创建令牌接口,某些接口需要通过token验证消息的合法性,以免遭受非法攻击。

token过期时间目前暂时定为1天,由于考虑到合作方往往是分布式环境,多台机器都有可能申请token,为了降低合作方保证token一致性的难度,调用接口创建token成功以后一分钟以内,再次请求token返回的数据是一样的。

获取私钥

获取用于数字签名的私钥,第三方获取的私钥需妥善保存,并定期更新,私钥只参与数字签名,不作为参数传输。

数字签名方式:

参数签名;签名方式:所有值不为null的参数(不包括本参数)均参与数字签名,按照“参数名+参数值+私钥”的格式得到一个字符串,再将这个字符串MD5一次就是这个参数的值。(示例:h15adc39y9ba59abbe56e057e60f883g),所以需要先获取私钥。

验签方式:

将用户的所有非null参数放入定义好排序规则的TreeSet中进行排序,再用StringBuilder按照按照“参数名+参数值+私钥”的格式得到一个字符串(私钥从redis拿),再将这个字符串MD5一次就是这个参数的值。将这个值与用户传来的sign签名对比,相同则通过,否则不通过。

private String createToken(){
  String utk = "Msk!D*"+System.currentTimeMillis()+"UBR&FLP";
  logger.info("create token   --- "+Md5Util.md5(utk));
  return Md5Util.md5(utk);
 }

8.接口限流

有时候服务器压力真的太大,以防交易接口被挤死,就可以对一些其他不影响主要业务功能并且计算量大的接口做限流处理。RateLimit--使用guava来做接口限流,当接口超过指定的流量时,就不处理该接口的请求。详细可看RateLimit。也可参考其他限流框架。

9.协议加密,http升级成https;

为什么要升级呢,为了保证数据的安全性。当使用https访问时,数据从客户端到服务断,服务端到客户端都加密,即使黑客抓包也看不到传输内容。当然还有其他好处,这里不多讲。但这也是开发接口项目需要注意的一个问题。

如何提高接口的高并发和高可用

接口开发好了,接下来就讨论接口的可用性问题。首先我们要将高并发和高可用区分一下,毕竟高可用是在可用的情况,只是很慢或者效率不高。其实也可以归为一类问题,但是不重要啦,重要的是怎么提高你写的接口的访问速度和性能。

接口的高并发解决方案(其实没有唯一答案,业界针对不同业务也有很多不同的方法)

当访问一个接口获取数据时,发现返回很慢,或者总是超时,如果排除网络的原因,那就是接口服务器压力太大,处理不过来了。在世界杯期间,我们查看后台日志总是connection by reset和borker pipe和一些超时问题。

这时候,你可能遇到了高并发和高可用问题。但是,不管遇到什么问题,都不能臆断和乱改,你得需要找到慢的原因,才能对症下药,乱改可能会导致其他问题的出现。首先,解决高并发问题的三个方向是负载均衡,缓存和集群。

学习资料:Java进阶视频资源

负载均衡

我们使用的是阿里云服务器的负载均衡,后台分布式服务管理,我们运维小哥哥搭建了一套k8s,可以自由在k8s上扩展服务节点,各个服务结点也能随内存的使用自动漂移,不用多说,k8s真的很厉害,感兴趣的同学可以详细去学。那么问题来了,阿里云的负载均衡怎么对应到k8s的负载均衡呢?

这个涉及到了k8s的service暴露的一些特点,简单说就是k8s把所有集群的服务都通过指定的内部负载均衡,在指定的服务器上暴露,然后我们又把这几个服务器接在阿里云负载均衡下,这个涉及的细节和配置很多。当然,除nginx外,还有其他负载均衡解决方案,软件硬件都有,硬件如f5等。

阿里云的nginx负载均衡,我们使用的是加权轮询策略,其实轮询是最低效的方式;

这就是最基本的负载均衡实例,但这不足以满足实际需求;目前Nginx服务器的upstream模块支持6种方式的分配:

负载均衡策略

轮询默认方式weight权重方式ip_hash依据ip分配方式least_conn最少连接方式fair(第三方)响应时间方式url_hash(第三方)依据URL分配方式

集群

首先,通过排查问题,发现是oltpapi接口服务处理请求很慢,大量请求过来,总是超时和中断连接,这时候,我们想着最简单的方法就是加机器,给oltp接口服务多加几台机器。

嗯,一切都很完美,如预期进行,但是加到一定数量,你发现,怎么不起效果,异步响应还是很慢,或者更直观的说,消息队列出现了严重的消息堆积。这时候,你发现出现了新的问题或者瓶颈,这个问题已经不是说加oltp服务器能解决了,那么,就需要去重新定位问题。发现是消息堆积,消息堆积就是生产者过快,导致消费者消费不过来,这时候,你就需要增加消费者的消费数量。给风控系统多加几台机器,让消费者和生产者达到一定平衡。

这里有个误区,你可能以为是rocketmq的broker数量过少,增加broker数量,其实当消费者和生产者保持一样的速度时,消息肯定不对堆积,按照原始的broker数量就足够。但是增加broker也会使得消息得到尽快的处理,提升一定效率。

缓存

当加机器不能解决问题时,或者说没那么多服务器可使用时,那么就要重代码层面解决高并发问题。Redis 是一个高性能的key-value数据库,当获取数据从数据库拿很慢时,就可以存储到redis,从redis取值。

  • 用ConcurrentHashMap缓存对象,并设置过期时间
  • redis缓存数据,结合spring定时任务定时获取不会经常改动的key
  • 提高使用redis的效率:比如使用mGet一次获取多个key
  • ....等

接口高可用问题

高可用问题应该上升到整个服务的架构问题上,就是说在搭建整体系统是就应该考虑到。高可用问题是以单点故障,访问速度慢的问题为主导。见 服务高可用

  • redis主从分布式(redis的单点故障和访问速度的提高和主从备份)
  • 分布式dubbo服务的zookeeper主从集群
  • strom的主从集群
  • ...等

总结

下面对接口开发服务做一些总结:

1.是拉还是推:

当接口作为数据源时,还要考虑数据是让合作方主动过来拉还是数据有变化就推送呢,当然是推的效果更好,但是如何有效的推数据,不推重复数据等都是需要根据实际业务考虑的问题。

2.多台分布式服务器上,怎么保证交易的幂等和订单的唯一性

当接口服务和合作方都处于分布式情况下,就很容易出现一个订单号申请多次交易请求,但是根据幂等性,一张彩票只能交易一次,并且每次不管何时请求,结果都应该一样不会改变。这种情况下,我们怎么保证唯一性呢,我们需要把该订单和订单状态存redis,每次请求时去看是否订单已存在。但可能这次交易不成功,下次这张票还可以继续交易,可以生成新的订单号啊。

redis的setNX是一个很好的解决方案,意思是当存在该key时,返回false,当没有时,该key和value插入成功。用作检查订单是否正在提交,如果是,则阻塞本次请求,避免重复提交 ,可以设置过期时间3s。提交之前锁定订单,防止重复提交。

3.处理时间超过10s,自动返回该订单交易失败

总之,博主发现,在高并发场景下,导致服务崩溃的原因还是redis和数据库,可能是redis读写太慢,或者数据库的一些sql使用不当,或者没建索引导致读写很慢。

总之,这是一条很漫长的路,我们都需要慢慢积累经验和学习前人更优秀的解决办法。

相关实践学习
深入解析Docker容器化技术
Docker是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的Linux机器上,也可以实现虚拟化,容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。Docker是世界领先的软件容器平台。开发人员利用Docker可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。运维人员利用Docker可以在隔离容器中并行运行和管理应用,获得更好的计算密度。企业利用Docker可以构建敏捷的软件交付管道,以更快的速度、更高的安全性和可靠的信誉为Linux和Windows Server应用发布新功能。 在本套课程中,我们将全面的讲解Docker技术栈,从环境安装到容器、镜像操作以及生产环境如何部署开发的微服务应用。本课程由黑马程序员提供。     相关的阿里云产品:容器服务 ACK 容器服务 Kubernetes 版(简称 ACK)提供高性能可伸缩的容器应用管理能力,支持企业级容器化应用的全生命周期管理。整合阿里云虚拟化、存储、网络和安全能力,打造云端最佳容器化应用运行环境。 了解产品详情: https://www.aliyun.com/product/kubernetes
相关文章
|
安全 编译器 Swift
IOS开发基础知识: 对比 Swift 和 Objective-C 的优缺点。
IOS开发基础知识: 对比 Swift 和 Objective-C 的优缺点。
1057 2
|
存储 安全 Linux
【开源指南】用二叉树实现高性能共享内存管理
本文介绍了一种使用C++实现的共享内存管理方案,通过借鉴Android property的设计思路,采用二叉树结构存储键值对,提高了数据检索效率。该方案包括设置和获取接口,支持多进程/线程安全,并提供了一个简单的测试示例验证其有效性。
508 107
|
10月前
|
存储 缓存 安全
Java HashMap详解及实现原理
Java HashMap是Java集合框架中常用的Map接口实现,基于哈希表结构,允许null键和值,提供高效的存取操作。它通过哈希函数将键映射到数组索引,并使用链表或红黑树解决哈希冲突。HashMap非线程安全,多线程环境下需注意并发问题,常用解决方案包括ConcurrentHashMap和Collections.synchronizedMap()。此外,合理设置初始化容量和加载因子、重写hashCode()和equals()方法有助于提高性能和避免哈希冲突。
581 17
Java HashMap详解及实现原理
|
12月前
|
存储 人工智能 数据库
面向医疗场景的大模型 RAG 检索增强解决方案
本方案为您介绍,如何使用人工智能平台 PAI 构建面向医疗场景的大模型 RAG 检索增强解决方案。
|
存储 负载均衡 算法
Hash介绍与应用详解
哈希算法在计算机科学中有着广泛而重要的应用,从数据存储、数据完整性校验到密码安全和分布式系统中的负载均衡,哈希函数都发挥着关键作用。通过本文的介绍和示例代码,希望您能更好地理解哈希的基本概念和实际应用,并在您的项目中有效地应用这些知识。
2169 3
|
存储 Serverless API
托管及使用专属智能语音模型CosyVoice
CosyVoice是一款先进的声音合成模型,支持声音克隆与情感控制等功能,在教育、客服、游戏等领域有广泛应用。本文详细介绍如何在阿里云Serverless平台上部署CosyVoice应用,比如使用函数计算平台快速搭建。并且提供API调用方法及本地调试步骤,同时还介绍如何通过挂载NAS实现持久化存储,以及更新模型和定制后端服务的方法。
2458 14
|
SQL API Python
`bandit`是一个Python静态代码分析工具,专注于查找常见的安全漏洞,如SQL注入、跨站脚本(XSS)等。
`bandit`是一个Python静态代码分析工具,专注于查找常见的安全漏洞,如SQL注入、跨站脚本(XSS)等。
|
分布式计算 API 云计算
|
持续交付 C# 敏捷开发
“敏捷之道:揭秘WPF项目中的快速迭代与持续交付——从需求管理到自动化测试,打造高效开发流程的全方位指南”
【8月更文挑战第31天】敏捷开发是一种注重快速迭代和持续交付的软件开发方法,通过短周期开发提高产品质量并快速响应变化。本文通过问题解答形式,探讨在Windows Presentation Foundation(WPF)项目中应用敏捷开发的最佳实践,涵盖需求管理、版本控制、自动化测试及持续集成等方面,并通过具体示例代码展示其实施过程,帮助团队提升代码质量和开发效率。
250 0
|
消息中间件 存储 监控
深度解析Broker的角色与魔法
深度解析Broker的角色与魔法
1041 0