如何设计一个安全的登录接口？
链接：juejin.im/post/6859214952704999438
前言
大家学写程序时，第一行代码都是hello world。
但是当你开始学习WEB后台技术时，很多人的第一个功能就是写的登录（小声：别人我不知道，反正我是）。
但是我在和很多工作经验较短的同学面试或沟通的时候，发现很多同学虽然都有在简历上写：负责项目的登录/注册功能模块的开发和设计工作，但是都只是简单的实现了功能逻辑，在安全方面并没有考虑太多。
这篇文章主要是和大家聊一聊，在设计一个登录接口时，不仅仅是功能上的实现，在安全方面，我们还需要考虑哪些地方。
安全风险
暴力破解！
只要网站是暴露在公网的，那么很大概率上会被人盯上，尝试爆破这种简单且有效的方式：通过各种方式获得了网站的用户名之后，通过编写程序来遍历所有可能的密码，直至找到正确的密码为止。
伪代码如下：
# 密码字典
password_dict = []
# 登录接口
login_url = ''
def attack(username):
for password in password_dict:
data = {'username': username, 'password': password}
content = requests.post(login_url, data).content.decode('utf-8')
if 'login success' in content:
print('got it! password is : %s' % password)
验证码
有聪明的同学就想到了，我可以在它密码错误达到一定次数时，增加验证码校验！比如我们设置，当用户密码错误达到3次之后，则需要用户输入图片验证码才可以继续登录操作：
伪代码如下：
fail_count = get_from_redis(fail_username)
if fail_count >= 3:
if captcha is None:
return error('需要验证码')
check_captcha(captcha)
success = do_login(username, password)
if not success:
set_redis(fail_username, fail_count + 1)
伪代码未考虑并发，实际开发可以考虑加锁。
这样确实可以过滤掉一些非法的攻击，但是以目前的OCR技术来说的话，普通的图片验证码真的很难做到有效的防止机器人（我们就在这个上面吃过大亏）。
当然，我们也可以花钱购买类似于三方公司提供的滑动验证等验证方案，但是也并不是100%的安全，一样可以被破解（惨痛教训）。
登录限制
那这时候又有同学说了，那我可以直接限制非正常用户的登录操作，当它密码错误达到一定次数时，直接拒绝用户的登录，隔一段时间再恢复。
比如我们设置某个账号在登录时错误次数达到10次时，则5分钟内拒绝该账号的所有登录操作。
伪代码如下：
fail_count = get_from_redis(fail_username)
locked = get_from_redis(lock_username)
if locked:
return error('拒绝登录')
if fail_count >= 3:
if captcha is None:
return error('需要验证码')
check_captcha(captcha)
success = do_login(username, password)
if not success:
set_redis(fail_username, fail_count + 1)
if fail_count + 1 >= 10:
# 失败超过10次，设置锁定标记
set_redis(lock_username, true, 300s)
攻击者只需要无限循环遍历所有的用户名（即使没有，随机也行）进行登录，那么这些用户会永远处于锁定状态，导致正常的用户无法登录网站！用户密码怎么加密存储？这篇推荐看下。
IP限制
那既然直接针对用户名不行的话，我们可以针对IP来处理，直接把攻击者的IP封了不就万事大吉了嘛。
我们可以设定某个IP下调用登录接口错误次数达到一定时，则禁止该IP进行登录操作。
伪代码如下：
ip = request['IP']
fail_count = get_from_redis(fail_ip)
if fail_count > 10:
return error('拒绝登录')
# 其它逻辑
# do something()
success = do_login(username, password)
if not success:
set_redis(fail_ip, true, 300s)
这样也可以一定程度上解决问题，事实上有很多的限流操作都是针对IP进行的，比如niginx的限流模块就可以限制一个IP在单位时间内的访问次数。感兴趣的可以关注公众号开发者全社区搜索阅读。
但是这里还是存在问题：
比如现在很多学校、公司都是使用同一个出口IP，如果直接按IP限制，可能会误杀其它正常的用户
攻击者完全可以在IP被封后切换IP来攻击
手机验证
那难道就没有一个比较好的方式来防范吗？
当然有。
我们可以看到近些年来，几乎所有的应用都会让用户绑定手机，一个是国家的实名制政策要求，第二个是手机基本上和身份证一样，基本上可以代表一个人的身份标识了。所以很多安全操作都是基于手机验证来进行的，登录也可以。
当用户输入密码次数大于3次时，要求用户输入验证码（最好使用滑动验证）
当用户输入密码次数大于10次时，弹出手机验证，需要用户使用手机验证码和密码双重认证进行登录
手机验证码防刷就是另一个问题了，这里不展开，以后再有时间再聊聊我们在验证码防刷方面做了哪些工作。感兴趣的可以关注公众号开发者全社区，第一时间推送。
伪代码如下：
fail_count = get_from_redis(fail_username)
if fail_count > 3:
if captcha is None:
return error('需要验证码')
check_captcha(captcha)
if fail_count > 10:
# 大于10次，使用验证码和密码登录
if dynamic_code is None:
return error('请输入手机验证码')
if not validate_dynamic_code(username, dynamic_code):
delete_dynamic_code(username)
return error('手机验证码错误')
success = do_login(username, password, dynamic_code)
if not success:
set_redis(fail_username, fail_count + 1)
我们结合了上面说的几种方式的同时，加上了手机验证码的验证模式，基本上可以阻止相当多的一部分恶意攻击者。但是没有系统是绝对安全的，我们只能够尽可能的增加攻击者的攻击成本。
大家可以根据自己网站的实际情况来选择合适的策略。
中间人攻击？
什么是中间人攻击
中间人攻击(man-in-the-middle attack, abbreviated to MITM)，简单一点来说就是，A和B在通讯过程中，攻击者通过嗅探、拦截等方式获取或修改A和B的通讯内容。
举个栗子：小白给小黄发快递，途中要经过快递点A，小黑就躲在快递点A，或者干脆自己开一个快递点B来冒充快递点A。然后偷偷的拆了小白给小黄的快递，看看里面有啥东西。甚至可以把小白的快递给留下来，自己再打包一个一毛一样的箱子发给小黄。
那在登录过程中，如果攻击者在嗅探到了从客户端发往服务端的登录请求，就可以很轻易的获取到用户的用户名和密码。
HTTPS
防范中间人攻击最简单也是最有效的一个操作，更换HTTPS，把网站中所有的HTTP请求修改为强制使用HTTPS。为什么 HTTPS 是安全的？推荐大家看下这篇。
为什么HTTPS可以防范中间人攻击？HTTPS实际上就是在HTTP和TCP协议中间加入了SSL/TLS协议，用于保障数据的安全传输。相比于HTTP，HTTPS主要有以下几个特点：
内容加密
数据完整性
身份验证
具体的HTTPS原理这里就不再扩展了，大家可以关注下公众号开发者全社区进行搜索阅读。
加密传输
在HTTPS之外，我们还可以手动对敏感数据进行加密传输：
用户名可以在客户端使用非对称加密，在服务端解密
密码可以在客户端进行MD5之后传输，防止暴露密码明文
其它
除了上面我们聊的这些以外，其实还有很多其它的工作可以考虑，比如：
操作日志，用户的每次登录和敏感操作都需要记录日志（包括IP、设备等）
异常操作或登录提醒，有了上面的操作日志，那我们就可以基于日志做风险提醒，比如用户在进行非常登录地登录、修改密码、登录异常时，可以短信提醒用户
拒绝弱密码 注册或修改密码时，不允许用户设置弱密码
防止用户名被遍历 有些网站在注册时，在输入完用户名之后，会提示用户名是否存在。这样会存在网站的所有用户名被泄露的风险（遍历该接口即可），需要在交互或逻辑上做限制
...
后记
现在国家不断的出台各种法律，对用户的数据越来越看重。
作为开发者，我们也需要在保护用户数据和用户隐私方面做更多的工作。后面我也会和大家聊一聊，我们在数据安全方面，做了哪些工作，希望可以给到大家一点点帮助。
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