如何在PHP中使用timestamp和nonce防止重放攻擊

這篇文章將為大家詳細講解有關如何在PHP中使用timestamp和nonce防止重放攻擊，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

基于timestamp的方案

每次HTTP請求，都需要加上timestamp參數，然后把timestamp和其他參數一起進行數字簽名。因為一次正常的HTTP請求，從發出到達服務器一般都不會超過60s，所以服務器收到HTTP請求之后，首先判斷時間戳參數與當前時間相比較，是否超過了60s，如果超過了則認為是非法的請求。

假如黑客通過抓包得到了我們的請求url：
http://koastal.site/index/Info?uid=ZX07&stime=1480862753&sign=80b886d71449cb33355d017893720666

其中

$sign=md5($uid.$token.$stime);
// 服務器通過uid從數據庫中可讀出token

一般情況下，黑客從抓包重放請求耗時遠遠超過了60s，所以此時請求中的stime參數已經失效了。
如果黑客修改stime參數為當前的時間戳，則sign參數對應的數字簽名就會失效，因為黑客不知道token值，沒有辦法生成新的數字簽名。

但這種方式的漏洞也是顯而易見的，如果在60s之內進行重放攻擊，那就沒辦法了，所以這種方式不能保證請求僅一次有效。

基于nonce的方案

nonce的意思是僅一次有效的隨機字符串，要求每次請求時，該參數要保證不同，所以該參數一般與時間戳有關，我們這里為了方便起見，直接使用時間戳的16進制，實際使用時可以加上客戶端的ip地址，mac地址等信息做個哈希之后，作為nonce參數。
我們將每次請求的nonce參數存儲到一個“集合”中，可以json格式存儲到數據庫或緩存中。
每次處理HTTP請求時，首先判斷該請求的nonce參數是否在該“集合”中，如果存在則認為是非法請求。

假如黑客通過抓包得到了我們的請求url：
http://koastal.site/index/Info?uid=ZX07&nonce=58442c21&sign=80b886d71449cb33355d017893720666

其中

$sign=md5($uid.$token.$nonce);
// 服務器通過uid從數據庫中可讀出token

nonce參數在首次請求時，已經被存儲到了服務器上的“集合”中，再次發送請求會被識別并拒絕。
nonce參數作為數字簽名的一部分，是無法篡改的，因為黑客不清楚token，所以不能生成新的sign。

這種方式也有很大的問題，那就是存儲nonce參數的“集合”會越來越大，驗證nonce是否存在“集合”中的耗時會越來越長。我們不能讓nonce“集合”無限大，所以需要定期清理該“集合”，但是一旦該“集合”被清理，我們就無法驗證被清理了的nonce參數了。也就是說，假設該“集合”平均1天清理一次的話，我們抓取到的該url，雖然當時無法進行重放攻擊，但是我們還是可以每隔一天進行一次重放攻擊的。而且存儲24小時內，所有請求的“nonce”參數，也是一筆不小的開銷。

基于timestamp和nonce的方案

那我們如果同時使用timestamp和nonce參數呢？
nonce的一次性可以解決timestamp參數60s的問題，timestamp可以解決nonce參數“集合”越來越大的問題。

我們在timestamp方案的基礎上，加上nonce參數，因為timstamp參數對于超過60s的請求，都認為非法請求，所以我們只需要存儲60s的nonce參數的“集合”即可。

假如黑客通過抓包得到了我們的請求url：
http://koastal.site/index/Info?uid=ZX07&stime=1480862753&nonce=58442c21&sign=80b886d71449cb33355d017893720666

其中

$sign=md5($uid.$token.$stime.$nonce);
// 服務器通過uid從數據庫中可讀出token

如果在60s內，重放該HTTP請求，因為nonce參數已經在首次請求的時候被記錄在服務器的nonce參數“集合”中，所以會被判斷為非法請求。超過60s之后，stime參數就會失效，此時因為黑客不清楚token的值，所以無法重新生成簽名。

綜上，我們認為一次正常的HTTP請求發送不會超過60s，在60s之內的重放攻擊可以由nonce參數保證，超過60s的重放攻擊可以由stime參數保證。

因為nonce參數只會在60s之內起作用，所以只需要保存60s之內的nonce參數即可。

我們并不一定要每個60s去清理該nonce參數的集合，只需要在新的nonce到來時，判斷nonce集合最后一次修改時間，超過60s的話，就清空該集合，存放新的nonce參數集合。其實nonce參數集合可以存放的時間更久一些，但是最少是60s。
隨機數集合可以根據業務場景采用定期清理或根據大小自動清理的方案，例如該接口每秒的請求數最高為1000，則60s內的請求數量最多為1500*60=90000，則我們在每次請求后檢查集合大小是否超過90000，若超高該數量則清空。

驗證流程

//判斷stime參數是否有效
if( $now - $stime > 60){
  die("請求超時");
}
//判斷nonce參數是否在“集合”已存在
if( in_array($nonce,$nonceArray) ){
  die("請求僅一次有效");
}
//驗證數字簽名
if ( $sign != md5($uid.$token.$stime.$nonce) ){
  die("數字簽名驗證失敗");
}
/*
if( $now - $nonceArray->lastModifyTime > 60 ){
  $nonceArray = null;
}
$nonceArray.push($nonce);
*/
//處理隨機數
$key = 'nonce'+$uid;
if($redis->sismember($key,$nonce) === true){
  die('拒絕重放攻擊請求');
}
if($redis->scard($key) > 90000){
  $redis->del($key);
}
$redis->sadd($key,$nonce);
//重放攻擊檢查完成

關于如何在PHP中使用timestamp和nonce防止重放攻擊就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。