實(shí)戰(zhàn)：隱藏SpringBoot中的私密數(shù)據(jù)！

這幾天公司在排查內(nèi)部數(shù)據(jù)賬號(hào)泄漏，原因是發(fā)現(xiàn)某些實(shí)習(xí)生小可愛(ài)居然連帶著賬號(hào)、密碼將源碼私傳到GitHub上，導(dǎo)致核心數(shù)據(jù)外漏，孩子還是沒(méi)挨過(guò)社會(huì)毒打，這種事的后果可大可小。

說(shuō)起這個(gè)我是比較有感觸的，之前我TM被刪庫(kù)的經(jīng)歷，到現(xiàn)在想起來(lái)心里還難受，我也是把數(shù)據(jù)庫(kù)賬號(hào)明文密碼誤提交到GitHub，然后被哪個(gè)大寶貝給我測(cè)試庫(kù)刪了，后邊我長(zhǎng)記性了把配置文件內(nèi)容都加密了，數(shù)據(jù)安全問(wèn)題真的不容小覷，不管工作匯還是生活，敏感數(shù)據(jù)一定要做脫敏處理。

所以接下來(lái)，咱們需要開(kāi)展兩方面的工作：

1. 對(duì)配置文件進(jìn)行脫敏操作；

2. 對(duì)敏感的數(shù)據(jù)庫(kù)字段進(jìn)行脫敏操作。

說(shuō)干就干，接下來(lái)咱們一起來(lái)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行脫敏操作。

1.配置脫敏

實(shí)現(xiàn)配置的脫敏我使用了Java的一個(gè)加解密工具Jasypt，它提供了單密鑰對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密兩種脫敏方式。

單密鑰對(duì)稱加密：一個(gè)密鑰加鹽，可以同時(shí)用作內(nèi)容的加密和解密依據(jù)；

非對(duì)稱加密：使用公鑰和私鑰兩個(gè)密鑰，才可以對(duì)內(nèi)容加密和解密；

以上兩種加密方式使用都非常簡(jiǎn)單，咱們以springboot集成單密鑰對(duì)稱加密方式做示例。

首先引入jasypt-spring-boot-starter jar

 <!--配置文件加密-->
 <dependency>
     <groupId>com.github.ulisesbocchio</groupId>
     <artifactId>jasypt-spring-boot-starter</artifactId>
     <version>2.1.0</version>
 </dependency>

配置文件加入秘鑰配置項(xiàng)jasypt.encryptor.password，并將需要脫敏的value值替換成預(yù)先經(jīng)過(guò)加密的內(nèi)容ENC(mVTvp4IddqdaYGqPl9lCQbzM3H/b0B6l)。

這個(gè)格式我們是可以隨意定義的，比如想要abc[mVTvp4IddqdaYGqPl9lCQbzM3H/b0B6l]格式，只要配置前綴和后綴即可。

jasypt:
  encryptor:
    property:
      prefix: "abc["
      suffix: "]"

ENC(XXX）格式主要為了便于識(shí)別該值是否需要解密，如不按照該格式配置，在加載配置項(xiàng)的時(shí)候jasypt將保持原值，不進(jìn)行解密。

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://1.2.3.4:3306/xiaofu?useSSL=false&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&autoReconnect=true&ze oDateTimeBehavior=convertToNull&serverTimezone=Asia/Shanghai
    username: xiaofu
    password: ENC(mVTvp4IddqdaYGqPl9lCQbzM3H/b0B6l)

# 秘鑰
jasypt:
  encryptor:
    password: 程序員內(nèi)點(diǎn)事(然而不支持中文)

秘鑰是個(gè)安全性要求比較高的屬性，所以一般不建議直接放在項(xiàng)目?jī)?nèi)，可以通過(guò)啟動(dòng)時(shí)-D參數(shù)注入，或者放在配置中心，避免泄露。

java -jar -Djasypt.encryptor.password=1123  springboot-jasypt-2.3.3.RELEASE.jar

預(yù)先生成的加密值，可以通過(guò)代碼內(nèi)調(diào)用API生成

@Autowired
private StringEncryptor stringEncryptor;

public void encrypt(String content) {
    String encryptStr = stringEncryptor.encrypt(content);
    System.out.println("加密后的內(nèi)容：" + encryptStr);
}

或者通過(guò)如下Java命令生成，幾個(gè)參數(shù)D:\maven_lib\org\jasypt\jasypt\1.9.3\jasypt-1.9.3.jar為jasypt核心jar包，input待加密文本，password秘鑰，algorithm為使用的加密算法。

java -cp  D:\maven_lib\org\jasypt\jasypt\1.9.3\jasypt-1.9.3.jar org.jasypt.intf.cli.JasyptPBEStringEncryptionCLI input="root" password=xiaofu  algorithm=PBEWithMD5AndDES

一頓操作后如果還能正常啟動(dòng)，說(shuō)明配置文件脫敏就沒(méi)問(wèn)題了。

2.敏感字段脫敏

生產(chǎn)環(huán)境用戶的隱私數(shù)據(jù)，比如手機(jī)號(hào)、身份證或者一些賬號(hào)配置等信息，入庫(kù)時(shí)都要進(jìn)行不落地脫敏，也就是在進(jìn)入我們系統(tǒng)時(shí)就要實(shí)時(shí)的脫敏處理。

用戶數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)，脫敏處理后持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶查詢數(shù)據(jù)時(shí)還要進(jìn)行反向解密。這種場(chǎng)景一般需要全局處理，那么用AOP切面來(lái)實(shí)現(xiàn)在適合不過(guò)了。

首先自定義兩個(gè)注解@EncryptField、@EncryptMethod分別用在字段屬性和方法上，實(shí)現(xiàn)思路很簡(jiǎn)單，只要方法上應(yīng)用到@EncryptMethod注解，則檢查入?yún)⒆侄问欠駱?biāo)注@EncryptField注解，有則將對(duì)應(yīng)字段內(nèi)容加密。

@Documented
@Target({ElementType.FIELD,ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface EncryptField {

    String[] value() default "";
}

@Documented
@Target({ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface EncryptMethod {

    String type() default ENCRYPT;
}

切面的實(shí)現(xiàn)也比較簡(jiǎn)單，對(duì)入?yún)⒓用埽祷亟Y(jié)果解密。為了方便閱讀這里就只貼出部分代碼，完整案例Github地址：https://github.com/chengxy-nds/Springboot-Notebook/tree/master/springboot-jasypt

@Slf4j
@Aspect
@Component
public class EncryptHandler {

    @Autowired
    private StringEncryptor stringEncryptor;

    @Pointcut("@annotation(com.xiaofu.annotation.EncryptMethod)")
    public void pointCut() {
    }

    @Around("pointCut()")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        /**
         * 加密
         */
        encrypt(joinPoint);
        /**
         * 解密
         */
        Object decrypt = decrypt(joinPoint);
        return decrypt;
    }

    public void encrypt(ProceedingJoinPoint joinPoint) {

        try {
            Object[] objects = joinPoint.getArgs();
            if (objects.length != 0) {
                for (Object o : objects) {
                    if (o instanceof String) {
                        encryptValue(o);
                    } else {
                        handler(o, ENCRYPT);
                    }
                    //TODO 其余類(lèi)型自己看實(shí)際情況加
                }
            }
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public Object decrypt(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        Object result = null;
        try {
            Object obj = joinPoint.proceed();
            if (obj != null) {
                if (obj instanceof String) {
                    decryptValue(obj);
                } else {
                    result = handler(obj, DECRYPT);
                }
                //TODO 其余類(lèi)型自己看實(shí)際情況加
            }
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
    。。。
}

緊接著測(cè)試一下切面注解的效果，我們對(duì)字段mobile、address加上注解@EncryptField做脫敏處理。

@EncryptMethod
@PostMapping(value = "test")
@ResponseBody
public Object testEncrypt(@RequestBody UserVo user, @EncryptField String name) {

    return insertUser(user, name);
}

private UserVo insertUser(UserVo user, String name) {
    System.out.println("加密后的數(shù)據(jù)：user" + JSON.toJSONString(user));
    return user;
}

@Data
public class UserVo implements Serializable {

    private Long userId;

    @EncryptField
    private String mobile;

    @EncryptField
    private String address;

    private String age;
}

請(qǐng)求這個(gè)接口，看到參數(shù)被成功加密，而返回給用戶的數(shù)據(jù)依然是脫敏前的數(shù)據(jù)，符合我們的預(yù)期，那到這簡(jiǎn)單的脫敏實(shí)現(xiàn)就完事了。

3.原理分析

Jasypt工具雖然簡(jiǎn)單好用，但作為程序員我們不能僅滿足于熟練使用，底層實(shí)現(xiàn)原理還是有必要了解下的，這對(duì)后續(xù)調(diào)試bug、二次開(kāi)發(fā)擴(kuò)展功能很重要。

個(gè)人認(rèn)為Jasypt配置文件脫敏的原理很簡(jiǎn)單，無(wú)非就是在具體使用配置信息之前，先攔截獲取配置的操作，將對(duì)應(yīng)的加密配置解密后再使用。

具體是不是如此我們簡(jiǎn)單看下源碼的實(shí)現(xiàn)，既然是以springboot方式集成，那么就先從jasypt-spring-boot-starter源碼開(kāi)始入手。

starter代碼很少，主要的工作就是通過(guò)SPI機(jī)制注冊(cè)服務(wù)和@Import注解來(lái)注入需前置處理的類(lèi)JasyptSpringBootAutoConfiguration。

在前置加載類(lèi)EnableEncryptablePropertiesConfiguration中注冊(cè)了一個(gè)核心處理類(lèi)EnableEncryptablePropertiesBeanFactoryPostProcessor。

它的構(gòu)造器有兩個(gè)參數(shù)，ConfigurableEnvironment用來(lái)獲取所有配屬信息，EncryptablePropertySourceConverter對(duì)配置信息做解析處理。

順藤摸瓜發(fā)現(xiàn)具體負(fù)責(zé)解密的處理類(lèi)EncryptablePropertySourceWrapper，它通過(guò)對(duì)Spring屬性管理類(lèi)PropertySource<T>做拓展，重寫(xiě)了getProperty(String name)方法，在獲取配置時(shí)，凡是指定格式如ENC(x) 包裹的值全部解密處理。

既然知道了原理那么后續(xù)我們二次開(kāi)發(fā)，比如：切換加密算法或者實(shí)現(xiàn)自己的脫敏工具就容易的多了。

“

案例Github地址：https://github.com/chengxy-nds/Springboot-Notebook/tree/master/springboot-jasypt

PBE算法

再來(lái)聊一下Jasypt中用的加密算法，其實(shí)它是在JDK的JCE.jar包基礎(chǔ)上做了封裝，本質(zhì)上還是用的JDK提供的算法，默認(rèn)使用的是PBE算法PBEWITHMD5ANDDES，看到這個(gè)算法命名很有意思，段個(gè)句看看，PBE、WITH、MD5、AND、DES 好像有點(diǎn)故事，繼續(xù)看。

PBE算法（Password Based Encryption，基于口令（密碼）的加密）是一種基于口令的加密算法，其特點(diǎn)在于口令是由用戶自己掌握，在加上隨機(jī)數(shù)多重加密等方法保證數(shù)據(jù)的安全性。

PBE算法本質(zhì)上并沒(méi)有真正構(gòu)建新的加密、解密算法，而是對(duì)我們已知的算法做了包裝。比如：常用的消息摘要算法MD5和SHA算法，對(duì)稱加密算法DES、RC2等，而PBE算法就是將這些算法進(jìn)行合理組合，這也呼應(yīng)上前邊算法的名字。

既然PBE算法使用我們較為常用的對(duì)稱加密算法，那就會(huì)涉及密鑰的問(wèn)題。但它本身又沒(méi)有鑰的概念，只有口令密碼，密鑰則是口令經(jīng)過(guò)加密算法計(jì)算得來(lái)的。

口令本身并不會(huì)很長(zhǎng)，所以不能用來(lái)替代密鑰，只用口令很容易通過(guò)窮舉攻擊方式破譯，這時(shí)候就得加點(diǎn)鹽了。

鹽通常會(huì)是一些隨機(jī)信息，比如隨機(jī)數(shù)、時(shí)間戳，將鹽附加在口令上，通過(guò)算法計(jì)算加大破譯的難度。

源碼里的貓膩

簡(jiǎn)單了解PBE算法，回過(guò)頭看看Jasypt源碼是如何實(shí)現(xiàn)加解密的。

在加密的時(shí)候首先實(shí)例化秘鑰工廠SecretKeyFactory，生成八位鹽值，默認(rèn)使用的jasypt.encryptor.RandomSaltGenerator生成器。

public byte[] encrypt(byte[] message) {
    // 根據(jù)指定算法，初始化秘鑰工廠
    final SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance(algorithm1);
    // 鹽值生成器，只選八位
    byte[] salt = saltGenerator.generateSalt(8);
    // 
    final PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, iterations);
    // 鹽值、口令生成秘鑰
    SecretKey key = factory.generateSecret(keySpec);

    // 構(gòu)建加密器
    final Cipher cipherEncrypt = Cipher.getInstance(algorithm1);
    cipherEncrypt.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    // 密文頭部（鹽值）
    byte[] params = cipherEncrypt.getParameters().getEncoded();

    // 調(diào)用底層實(shí)現(xiàn)加密
    byte[] encryptedMessage = cipherEncrypt.doFinal(message);

    // 組裝最終密文內(nèi)容并分配內(nèi)存（鹽值+密文）
    return ByteBuffer
            .allocate(1 + params.length + encryptedMessage.length)
            .put((byte) params.length)
            .put(params)
            .put(encryptedMessage)
            .array();
}

由于默認(rèn)使用的是隨機(jī)鹽值生成器，導(dǎo)致相同內(nèi)容每次加密后的內(nèi)容都是不同的。

那么解密時(shí)該怎么對(duì)應(yīng)上呢？

看上邊的源碼發(fā)現(xiàn)，最終的加密文本是由兩部分組成的，params消息頭里邊包含口令和隨機(jī)生成的鹽值，encryptedMessage密文。

而在解密時(shí)會(huì)根據(jù)密文encryptedMessage的內(nèi)容拆解出params內(nèi)容解析出鹽值和口令，在調(diào)用JDK底層算法解密出實(shí)際內(nèi)容。

@Override
@SneakyThrows
public byte[] decrypt(byte[] encryptedMessage) {
    // 獲取密文頭部?jī)?nèi)容
    int paramsLength = Byte.toUnsignedInt(encryptedMessage[0]);
    // 獲取密文內(nèi)容
    int messageLength = encryptedMessage.length - paramsLength - 1;
    byte[] params = new byte[paramsLength];
    byte[] message = new byte[messageLength];
    System.arraycopy(encryptedMessage, 1, params, 0, paramsLength);
    System.arraycopy(encryptedMessage, paramsLength + 1, message, 0, messageLength);

    // 初始化秘鑰工廠
    final SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance(algorithm1);
    final PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
    SecretKey key = factory.generateSecret(keySpec);

    // 構(gòu)建頭部鹽值口令參數(shù)
    AlgorithmParameters algorithmParameters = AlgorithmParameters.getInstance(algorithm1);
    algorithmParameters.init(params);

    // 構(gòu)建加密器，調(diào)用底層算法
    final Cipher cipherDecrypt = Cipher.getInstance(algorithm1);
    cipherDecrypt.init(
            Cipher.DECRYPT_MODE,
            key,
            algorithmParameters
    );
    return cipherDecrypt.doFinal(message);
}

我是磊哥～，如果對(duì)你有用在看、關(guān)注支持下，咱們下期見(jiàn)~