实战：隐藏SpringBoot中的私密数据！
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2021-08-07 01:43
这几天公司在排查内部数据账号泄漏，原因是发现某些实习生小可爱居然连带着账号、密码将源码私传到GitHub上，导致核心数据外漏，孩子还是没挨过社会毒打，这种事的后果可大可小。
说起这个我是比较有感触的，之前我TM被删库的经历，到现在想起来心里还难受，我也是把数据库账号明文密码误提交到GitHub，然后被哪个大宝贝给我测试库删了，后边我长记性了把配置文件内容都加密了，数据安全问题真的不容小觑，不管工作汇还是生活，敏感数据一定要做脱敏处理。
所以接下来，咱们需要开展两方面的工作：
对配置文件进行脱敏操作；
对敏感的数据库字段进行脱敏操作。
说干就干，接下来咱们一起来对项目进行脱敏操作。
1.配置脱敏
实现配置的脱敏我使用了Java的一个加解密工具Jasypt，它提供了单密钥对称加密和非对称加密两种脱敏方式。
单密钥对称加密：一个密钥加盐，可以同时用作内容的加密和解密依据；
非对称加密：使用公钥和私钥两个密钥，才可以对内容加密和解密；
以上两种加密方式使用都非常简单，咱们以springboot集成单密钥对称加密方式做示例。
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>
配置文件加入秘钥配置项jasypt.encryptor.password，并将需要脱敏的value值替换成预先经过加密的内容ENC(mVTvp4IddqdaYGqPl9lCQbzM3H/b0B6l)。
这个格式我们是可以随意定义的，比如想要abc[mVTvp4IddqdaYGqPl9lCQbzM3H/b0B6l]格式，只要配置前缀和后缀即可。
jasypt:
encryptor:
property:
prefix: "abc["
suffix: "]"
ENC(XXX）格式主要为了便于识别该值是否需要解密，如不按照该格式配置，在加载配置项的时候jasypt将保持原值，不进行解密。
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)
# 秘钥
jasypt:
encryptor:
password: 程序员内点事(然而不支持中文)
秘钥是个安全性要求比较高的属性，所以一般不建议直接放在项目内，可以通过启动时-D参数注入，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
预先生成的加密值，可以通过代码内调用API生成
@Autowired
private StringEncryptor stringEncryptor;
public void encrypt(String content) {
String encryptStr = stringEncryptor.encrypt(content);
System.out.println("加密后的内容：" + encryptStr);
}
或者通过如下Java命令生成，几个参数D:\maven_lib\org\jasypt\jasypt\1.9.3\jasypt-1.9.3.jar为jasypt核心jar包，input待加密文本，password秘钥，algorithm为使用的加密算法。
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
一顿操作后如果还能正常启动，说明配置文件脱敏就没问题了。
2.敏感字段脱敏
生产环境用户的隐私数据，比如手机号、身份证或者一些账号配置等信息，入库时都要进行不落地脱敏，也就是在进入我们系统时就要实时的脱敏处理。
用户数据进入系统，脱敏处理后持久化到数据库，用户查询数据时还要进行反向解密。这种场景一般需要全局处理，那么用AOP切面来实现在适合不过了。
首先自定义两个注解@EncryptField、@EncryptMethod分别用在字段属性和方法上，实现思路很简单，只要方法上应用到@EncryptMethod注解，则检查入参字段是否标注@EncryptField注解，有则将对应字段内容加密。
@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;
}
切面的实现也比较简单，对入参加密，返回结果解密。为了方便阅读这里就只贴出部分代码，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 其余类型自己看实际情况加
}
}
} 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 其余类型自己看实际情况加
}
} catch (Throwable e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
。。。
}
紧接着测试一下切面注解的效果，我们对字段mobile、address加上注解@EncryptField做脱敏处理。
@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("加密后的数据：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;
}
请求这个接口，看到参数被成功加密，而返回给用户的数据依然是脱敏前的数据，符合我们的预期，那到这简单的脱敏实现就完事了。
3.原理分析
Jasypt工具虽然简单好用，但作为程序员我们不能仅满足于熟练使用，底层实现原理还是有必要了解下的，这对后续调试bug、二次开发扩展功能很重要。
个人认为Jasypt配置文件脱敏的原理很简单，无非就是在具体使用配置信息之前，先拦截获取配置的操作，将对应的加密配置解密后再使用。
具体是不是如此我们简单看下源码的实现，既然是以springboot方式集成，那么就先从jasypt-spring-boot-starter源码开始入手。
starter代码很少，主要的工作就是通过SPI机制注册服务和@Import注解来注入需前置处理的类JasyptSpringBootAutoConfiguration。
在前置加载类EnableEncryptablePropertiesConfiguration中注册了一个核心处理类EnableEncryptablePropertiesBeanFactoryPostProcessor。
它的构造器有两个参数，ConfigurableEnvironment用来获取所有配属信息，EncryptablePropertySourceConverter对配置信息做解析处理。
顺藤摸瓜发现具体负责解密的处理类EncryptablePropertySourceWrapper，它通过对Spring属性管理类PropertySource<T>做拓展，重写了getProperty(String name)方法，在获取配置时，凡是指定格式如ENC(x) 包裹的值全部解密处理。
既然知道了原理那么后续我们二次开发，比如：切换加密算法或者实现自己的脱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
再来聊一下Jasypt中用的加密算法，其实它是在JDK的JCE.jar包基础上做了封装，本质上还是用的JDK提供的算法，默认使用的是PBE算法PBEWITHMD5ANDDES，看到这个算法命名很有意思，段个句看看，PBE、WITH、MD5、AND、DES 好像有点故事，继续看。
PBE算法（Password Based Encryption，基于口令（密码）的加密）是一种基于口令的加密算法，其特点在于口令是由用户自己掌握，在加上随机数多重加密等方法保证数据的安全性。
PBE算法本质上并没有真正构建新的加密、解密算法，而是对我们已知的算法做了包装。比如：常用的消息摘要算法MD5和SHA算法，对称加密算法DES、RC2等，而PBE算法就是将这些算法进行合理组合，这也呼应上前边算法的名字。
既然PBE算法使用我们较为常用的对称加密算法，那就会涉及密钥的问题。但它本身又没有钥的概念，只有口令密码，密钥则是口令经过加密算法计算得来的。
口令本身并不会很长，所以不能用来替代密钥，只用口令很容易通过穷举攻击方式破译，这时候就得加点盐了。
盐通常会是一些随机信息，比如随机数、时间戳，将盐附加在口令上，通过算法计算加大破译的难度。
源码里的猫腻
简单了解PBE算法，回过头看看Jasypt源码是如何实现加解密的。
在加密的时候首先实例化秘钥工厂SecretKeyFactory，生成八位盐值，默认使用的jasypt.encryptor.RandomSaltGenerator生成器。
public byte[] encrypt(byte[] message) {
// 根据指定算法，初始化秘钥工厂
final SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance(algorithm1);
// 盐值生成器，只选八位
byte[] salt = saltGenerator.generateSalt(8);
//
final PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, iterations);
// 盐值、口令生成秘钥
SecretKey key = factory.generateSecret(keySpec);
// 构建加密器
final Cipher cipherEncrypt = Cipher.getInstance(algorithm1);
cipherEncrypt.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
// 密文头部（盐值）
byte[] params = cipherEncrypt.getParameters().getEncoded();
// 调用底层实现加密
byte[] encryptedMessage = cipherEncrypt.doFinal(message);
// 组装最终密文内容并分配内存（盐值+密文）
return ByteBuffer
.allocate(1 + params.length + encryptedMessage.length)
.put((byte) params.length)
.put(params)
.put(encryptedMessage)
.array();
}
由于默认使用的是随机盐值生成器，导致相同内容每次加密后的内容都是不同的。
那么解密时该怎么对应上呢？
看上边的源码发现，最终的加密文本是由两部分组成的，params消息头里边包含口令和随机生成的盐值，encryptedMessage密文。
而在解密时会根据密文encryptedMessage的内容拆解出params内容解析出盐值和口令，在调用JDK底层算法解密出实际内容。
@Override
@SneakyThrows
public byte[] decrypt(byte[] encryptedMessage) {
// 获取密文头部内容
int paramsLength = Byte.toUnsignedInt(encryptedMessage[0]);
// 获取密文内容
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);
// 初始化秘钥工厂
final SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance(algorithm1);
final PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
SecretKey key = factory.generateSecret(keySpec);
// 构建头部盐值口令参数
AlgorithmParameters algorithmParameters = AlgorithmParameters.getInstance(algorithm1);
algorithmParameters.init(params);
// 构建加密器，调用底层算法
final Cipher cipherDecrypt = Cipher.getInstance(algorithm1);
cipherDecrypt.init(
Cipher.DECRYPT_MODE,
key,
algorithmParameters
);
return cipherDecrypt.doFinal(message);
}
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