使用WebAssembly对前端API请求进行签名

2021-12-26  本文已影响0人  Rollo_Tomasi

背景

server端处理WebAPI请求的安全问题：

  1. 请求重放 （eg. 月饼抢购场景中，程序员通过脚本直接访问接口）
  2. 参数篡改 （eg. 会话劫持场景中，将应该抢购到的月饼归属人改为自己）
  3. 脚本攻击 （eg. 综合前两种场景，使用技术手段构建的请求进行攻击，如信息窃取，漏洞攻击）
  4. 可信客户端请求 （eg. 以上所有场景根因均为访问客户端不可信并不可证伪）

解决方案

  1. 对请求参数+cnonce (客户端生成的一次性随机字符串) 进行hash签名
  2. 以secret作为盐值
  3. 将签名作为header值传递给server端
  4. server端在redis中查验是否已有重复签名，如有重复直接拒绝请求（防止请求重放）
  5. server端对签名值进行校验
  6. 校验通过之后将该签名值作为key值，存入redis

总体流程如下图所示：

ron-weasley流程图.png

代码示例

前端使用示例（TypeScript Vue3 版本）：


<script setup>
import { onMounted } from "vue";
import initWasm, {sign} from "./pkg/sign.js"; // 通过wasm-pack打包生成的二进制包的入口文件
import { v4 as uuidv4 } from 'uuid'; // 此示例以生成的UUID作为cnonce随机字符串
 
onMounted(async () => {
    await initWasm()
})
 
const sendRequest = () => {
    const cnonce = uuidv4()
    const params: EncryptedParams = {
        name: 'John',
        age: 23,
        breed: 'dog',
        ts: Date.now()
    }
    const wasmSignature = sign(JSON.stringify(params), cnonce);
    ...
    axios.post(something);
}
 
</script>

签名机制示例，server端接受到请求时，应该同时获得签名值以及cnonce一次性字符串，按照下面同样的签名顺序进行签名，比对前端传入的签名以及server端生成的签名进行校验：

const encryptedSign = (message: string, cnonce: string): string => {
  const secret = 'XXXXXXX' // 该签名盐值可以自行生成，生成之后需要重新编译rust应用，生成新的wasm包
  const hashDigest = sha256(`${cnonce}|${message}`)
  const hmacDigest = Base64.stringify(hmacSHA512(hashDigest.toString().toUpperCase(), secret))
  return hmacDigest.toString().toUpperCase()
}

签名机制示例 （rust 版本）：

extern crate wasm_bindgen;
 
use ring::hmac;
use ring::digest::{Context, SHA256};
use data_encoding::BASE64;
use data_encoding::HEXUPPER;
use wasm_bindgen::prelude::*;
 
#[wasm_bindgen]
pub fn ron_weasley_sign (message: &str, cnonce: &str) -> String {
    const SECRET: &str = std::env!("SECRET");
 
    let mut context = Context::new(&SHA256);
    context.update(format!("{}|{}", cnonce, message).as_bytes());
    let sha256_result = context.finish();
    let sha256_result_str = format!("{}", HEXUPPER.encode(sha256_result.as_ref()));
 
    let key = hmac::Key::new(hmac::HMAC_SHA512, SECRET.as_bytes());
    let mac = hmac::sign(&key, sha256_result_str.as_bytes());
    let b64_encoded_sig = BASE64.encode(mac.as_ref());
    return b64_encoded_sig.to_uppercase();
}

构建rust源代码，并生成对应的二进制包

首先在项目的github地址 https://github.com/swearer23/ron-weasley 下载源代码

之后按照README文件的步骤安装编译环境（以*nix环境为例）

安装cargo

由于我们使用cargo作为rust环境的管理器，所以第一步安装cargo

安装完成后在命令行输入cargo -v 查看是否安装成功

cargo -v # 可能需要重新启动终端
Rust's package manager

USAGE:
    cargo [+toolchain] [OPTIONS] [SUBCOMMAND]

OPTIONS:
    -V, --version                  Print version info and exit
        --list                     List installed commands
        --explain <CODE>           Run `rustc --explain CODE`
    -v, --verbose                  Use verbose output (-vv very verbose/build.rs output)
    -q, --quiet                    No output printed to stdout
        --color <WHEN>             Coloring: auto, always, never
        --frozen                   Require Cargo.lock and cache are up to date
        --locked                   Require Cargo.lock is up to date
        --offline                  Run without accessing the network
        --config <KEY=VALUE>...    Override a configuration value (unstable)
    -Z <FLAG>...                   Unstable (nightly-only) flags to Cargo, see 'cargo -Z help' for details
    -h, --help                     Prints help information

Some common cargo commands are (see all commands with --list):
    build, b    Compile the current package
    check, c    Analyze the current package and report errors, but don't build object files
    clean       Remove the target directory
    doc, d      Build this package's and its dependencies' documentation
    new         Create a new cargo package
    init        Create a new cargo package in an existing directory
    run, r      Run a binary or example of the local package
    test, t     Run the tests
    bench       Run the benchmarks
    update      Update dependencies listed in Cargo.lock
    search      Search registry for crates
    publish     Package and upload this package to the registry
    install     Install a Rust binary. Default location is $HOME/.cargo/bin
    uninstall   Uninstall a Rust binary

See 'cargo help <command>' for more information on a specific command.

安装wasm-pack

要构建二进制包，需要一个额外工具 wasm-pack。它会帮助我们把代码编译成 WebAssembly 并构建出适用于web环境的wasm包。使用下面的命令可以下载并安装：

cargo install wasm-pack

编译wasm

wasm-pack安装成功后，执行下面的命令以编译wasm包

SECRET=<your-secret> wasm-pack build --target=web --release

<your-secret> 替换为你的签名盐值

第一次构建和编译时间会比较长，需要下载依赖的rust库并编译，请耐心等待

如果速度仍然很慢，建议更换cargo国内源

更换 cargo 源

在你的cargo文件夹下新建 config 文件

macos中，文件夹地址在 ~/.cargo

cd ~/.cargo
touch config

然后编辑config文件，添加如下内容：

[source.crates-io]
registry = "https://github.com/rust-lang/crates.io-index"
replace-with = 'ustc'
[source.ustc]
registry = "git://mirrors.ustc.edu.cn/crates.io-index"

即可更换为ustc的源

集成

执行wasm-pack命令打包会得到一个名为pkg的文件夹，位于项目的根目录下

将其放入要使用的前端项目中，即可以像上面代码示例章节所描述的方式进行集成和调用

附录

参考资料：

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/WebAssembly/Rust_to_wasm

https://rustwasm.github.io/wasm-bindgen/examples/without-a-bundler.html

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