有时候要把服务暴露给第三方去调用，为了防止接口不被授权访问，一般采用接口签名的方式去保护接口。
一 场景分析
什么时候需要接口签名？接口签名是一种重要的安全机制，用于确保 API 请求的真实性、数据的完整性以及防止重放攻击。
当需要保护 API 接口不被未授权访问、确保传输数据在过程中不被篡改，或者需要防止恶意用户利用 API 进行攻击时，就需要使用接口签名。
来举几个需要做接口签名的例子：
开放 API 给第三方使用：当你的 API 需要对外开放，让第三方应用或服务调用时，接口签名可以验证请求方的身份，确保只有拥有有效签名的请求才能被接受。
数据完整性校验：在数据传输过程中，接口签名可以确保数据不被篡改。通过将请求数据与密钥一起进行哈希运算，生成签名值，接收方收到数据后可以用相同的方法生成签名值进行对比，如果一致则数据未被篡改。
防止重放攻击：通过在签名中加入时间戳或随机数等动态元素，接口签名可以防止攻击者截获并重复发送有效的 API 请求。
接口防刷：为了防止接口被恶意调用，通常会采用一些防刷策略，比如限制请求频率、使用验证码等。接口签名可以作为防刷策略的一部分，确保请求的合法性。
敏感操作验证：对于涉及敏感数据或重要操作的 API，如支付、转账等，接口签名提供了额外的安全保障，确保请求的安全性。
API 安全合规：在某些行业，如金融、医疗等，法律法规可能要求对 API 进行严格的安全控制，接口签名是满足这些合规要求的一种方式。
二 签名步骤
一般来说，接口签名的步骤是这样的：
构造待签名字符串：将请求方法、请求 URI、请求参数（包括查询参数和请求体中的参数）、时间戳等关键信息按照一定的规则拼接成待签名字符串。
生成签名：使用客户端持有的私钥（或密钥）对待签名字符串进行加密（或哈希运算），生成签名。
发送请求：将生成的签名作为请求的一部分（如请求头）发送给服务器。
验证签名：服务器收到请求后，使用相同的规则构造待签名字符串，并使用对应的公钥（或密钥）进行验证。如果签名验证通过，则处理请求；否则，拒绝请求。
实现接口签名时，需要注意密钥管理、时间戳检查、错误处理和日志记录等安全实践。
三 代码实践
基于SpringBoot3，演示一个接口签名案例。首先我们需要一个签名和验签的工具类。这里我们采用 HmacSHA1 算法。
HmacSHA1 是一种基于 SHA-1 哈希算法的加密哈希消息认证码（Hash-based Message Authentication Code，简称 HMAC）算法。HMAC 是一种用于验证数据完整性和认证消息发送者身份的机制。它结合了加密哈希函数和加密密钥，从而提供了一种安全的方式来确认数据的完整性和真实性。
public class SignUtils {
/**
* 使用 HmacSHA1 算法进行签名
* @param secretKey 密钥
* @param data 数据
* @return
*/
public static String signWithHmacSha1(String secretKey, String data) {
try {
SecretKeySpec signingKey = new SecretKeySpec(secretKey.getBytes("UTF-8"), "HmacSHA1");
Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA1");
mac.init(signingKey);
return Base64.getEncoder().encodeToString(mac.doFinal(data.getBytes("UTF-8")));
}catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException | UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 验证签名
* @param secretKey 密钥
* @param data 数据
* @param hmac 签名
* @return
*/
public static boolean verify(String secretKey, String data, String hmac) {
String calculatedHmac = signWithHmacSha1(secretKey, data);
return calculatedHmac.equals(hmac);
}
}这个类很简单，一个用来生成签名的方法，这个方法按理说可以封装到 SDK 中给到调用者，或者告诉调用者思路，由调用者自行实现。第二个方法则是一个签名验证的方法，对用户传来的签名信息进行校验。
接下来需要一个 App 信息的查询类：
@Service
public class AppService {
private static final Map<String, String> APP_INFO = Map.of("app1", "sign1", "app2", "sign2");
public String getAppKey(String appId) {
return APP_INFO.get(appId);
}
}这个类的作用是这样的：比如想要接入微信公众号后台，需要先在微信公众号后台配置自己的应用信息，配置完成后，微信公众号会给一个 appId 和 appSecret，微信平台会把这两个信息存入到数据库中，将来用户请求来的时候，用户会携带上 appId，但是不会携带 appSecret，微信公众号可以根据用户携带的 appId 去数据库中查询到 appSecret，然后进行验签。
直接模拟了两个 appId 和 appSecret 存入到 Map 中，这里提供一个根据 appId 查询 appSecret 的函数。接下来我们定义一个拦截器，在拦截器中对签名进行验证：
public class SignInterceptor implements HandlerInterceptor {
public final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SignInterceptor.class);
AppService appService;
public SignInterceptor(AppService appService) {
this.appService = appService;
}
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
String appId = request.getHeader("appId");
String timestamp = request.getHeader("timestamp");
String sign = request.getHeader("sign");
if (StringUtils.hasText(appId) && StringUtils.hasText(timestamp) && StringUtils.hasText(sign)) {
if (LocalDateTime.now().compareTo(LocalDateTime.ofInstant(Instant.ofEpochMilli(Long.parseLong(timestamp)), ZoneId.systemDefault()).plusMinutes(1L)) < 0) {
String originalSign = appId + "-" + appService.getAppKey(appId) + "-" + timestamp;
if (SignUtils.verify(appService.getAppKey(appId), originalSign, sign)) {
return true;
} else {
logger.error("签名验证失败");
}
} else {
logger.error("签名已过期");
}
} else {
logger.error("签名信息不完整");
}
response.setStatus(401);
return false;
}
@Override
public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
HandlerInterceptor.super.postHandle(request, response, handler, modelAndView);
}
@Override
public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
HandlerInterceptor.super.afterCompletion(request, response, handler, ex);
}
}请求头中主要有三个信息：
应用 id
时间戳
生成的签名
我们先从请求头中取出来这三个信息，检查是否为空；
然后判断一下这个时间戳，要求必须是 1 分钟之内的请求，这个判断目的主要是为了防止重放攻击。
接下来，根据 appId，以及根据 appId 查询出来的 appSecret，以及 timestamp，组成一个字符串，调用验签方法进行验证，如果验证通过，就说明请求没问题。
配置一下，让这个拦截器生效：
@Configuration
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
@Autowired
AppService appService;
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(new SignInterceptor(appService))
.addPathPatterns("/app/**");//只拦截需要接口验签的请求
}
}要如何生成签名呢？例子：
@AutowiredAppService appService;@Testvoid contextLoads() {
String appId = "app1";
long timeMillis = System.currentTimeMillis();
String appSecret = appService.getAppKey(appId);
String sign = SignUtils.signWithHmacSha1(appSecret, appId + "-" + appSecret + "-" + timeMillis);
System.out.println("timeMillis = " + timeMillis);
System.out.println("sign = " + sign);
}
