Part 1：暴力破解

早上開完站會(huì)，小李領(lǐng)了張新卡，要對(duì)登錄功能做升級(jí)改造，在原來只支持用戶名密碼登錄模式的基礎(chǔ)上，新增手機(jī)號(hào)和短信驗(yàn)證碼登錄。

業(yè)務(wù)分析師薇薇早就準(zhǔn)備好了故事卡，并且也考慮到這個(gè)功能的特殊性，除了平常的業(yè)務(wù)性驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)外，還專門添加了一些和安全有關(guān)的條目。這張故事卡看上去是這樣的：

故事卡-274

作為用戶，我可以通過手機(jī)號(hào)和短信驗(yàn)證碼登錄，以便于我更方便的登錄。

安全驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):

短信驗(yàn)證碼有效期5分鐘

驗(yàn)證碼為4位純數(shù)字

每個(gè)手機(jī)號(hào)60秒內(nèi)只能發(fā)送一次短信驗(yàn)證碼

小李看到故事卡中提到，驗(yàn)證碼長度只有4位而且還是純數(shù)字，隱約覺得強(qiáng)度有些不夠，擔(dān)心萬一黑客來個(gè)多線程并發(fā)請(qǐng)求，或者拿一個(gè)集群來暴力登錄，有可能會(huì)趕在有效期內(nèi)破解出合法的驗(yàn)證碼。

小李把自己的擔(dān)心講給了業(yè)務(wù)分析師薇薇，并且建議把驗(yàn)證碼長度增加到6位，或者在保持4位長度的情況下，改為數(shù)字和字母的組合，目的是增加驗(yàn)證碼復(fù)雜性，提高暴力破解的門檻。

薇薇聽了這兩種選擇后直搖頭，說道：“我理解你的擔(dān)心，可是業(yè)務(wù)部門那邊的需求很明確，就是為了優(yōu)化用戶登錄體驗(yàn)，所以才決定做手機(jī)號(hào)和驗(yàn)證碼登錄，如果把驗(yàn)證碼弄的這么復(fù)雜，那用戶體驗(yàn)也好不到哪里去，不符合這個(gè)故事卡的初衷啊?！?/p>

“對(duì)于用戶而言，4位數(shù)字驗(yàn)證碼確實(shí)好記好填，可是對(duì)于黑客而言，就能很容易的完成暴力枚舉，理論上最多1萬次請(qǐng)求就能遍歷完所有的驗(yàn)證碼，更何況黑客沒那么倒霉，要嘗試到第1萬次才猜對(duì)……”，小李說道。

為了滿足用戶體驗(yàn)而在安全性上做出妥協(xié)，這種事情小李覺得自己無法說服自己，正準(zhǔn)備掏出紙和筆跟薇薇做詳細(xì)解釋黑客攻擊手段的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人老羅聽見了他們兩的討論，慢慢脫下帽子，摸了摸正在朝著“地中?！蹦Ｊ窖葸M(jìn)的烏黑的秀發(fā)，說道：“那啥，服務(wù)器在驗(yàn)證登錄請(qǐng)求的時(shí)候，不管驗(yàn)證碼匹配還是不匹配，存在Redis里的驗(yàn)證碼只要被取出來就立即作廢，根本不給黑客暴力破解的機(jī)會(huì)?！?/p>

小李的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)搭建好了Redis，用來存儲(chǔ)登錄過程中發(fā)給用戶的短信驗(yàn)證碼，是一個(gè)手機(jī)號(hào)和驗(yàn)證碼的鍵值對(duì)。

“對(duì)啊”，小李感覺眼前一亮，說道，“服務(wù)器在比對(duì)請(qǐng)求中的驗(yàn)證碼和Redis中保存的這個(gè)用戶手機(jī)號(hào)所對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證碼的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)不匹配，那依然還是直接把Redis中的這個(gè)驗(yàn)證碼作廢。這樣黑客發(fā)第二次登錄請(qǐng)求的時(shí)候，會(huì)因?yàn)镽edis中找不到對(duì)應(yīng)的記錄而登錄失敗。這樣既避免了暴力枚舉攻擊，同時(shí)也不再需要增加驗(yàn)證碼的強(qiáng)度，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)的下降了?！?/p>

小李建議把剛才的討論結(jié)果寫到故事卡里，而薇薇提議能否不要立即作廢：“萬一用戶輸入驗(yàn)證碼的時(shí)候手滑輸錯(cuò)了，豈不是要等幾十秒的時(shí)間再重新發(fā)第二個(gè)驗(yàn)證碼？”

“可以做到驗(yàn)證碼3次輸入錯(cuò)誤后就作廢嗎？”薇薇問到。

“可以的，這個(gè)不難”小李堅(jiān)定的回答到。

“好，那我們加一條安全驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)吧”，薇薇邊說邊修改了故事卡，新增加了一條：

保存于服務(wù)器端的驗(yàn)證碼，至多可被使用3次（無論和請(qǐng)求中的驗(yàn)證碼是否匹配），隨后立即作廢，以防止暴力攻擊

“對(duì)了小李”，老羅喝了口咖啡，最近連續(xù)的加班讓老羅感覺很疲憊，只能靠喝咖啡強(qiáng)打精神?！?0秒內(nèi)只能發(fā)1次短信那條，別忘了前后端都要做檢查?！?/p>

“知道知道，前端做不做都無所謂，關(guān)鍵是在后端要做限制?！毙±钸B連點(diǎn)頭。

“好，那就這么做，去忙吧”。老羅轉(zhuǎn)身坐下，正準(zhǔn)備繼續(xù)剛才被打斷的工作，此時(shí)一個(gè)念頭快速在腦海里一閃而過，老羅在電腦上打開短信登錄的這張故事卡，從頭到尾又看了一次，最后目光停留在“短信驗(yàn)證碼有效期5分鐘”這條驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)那里。

“短信每60秒發(fā)一次”，老羅心想：“但有效期是5分鐘，那第61秒的時(shí)候假如又請(qǐng)求發(fā)送一次驗(yàn)證碼，這時(shí)第一次發(fā)送的驗(yàn)證碼還沒過期，服務(wù)器端該怎么處理這個(gè)請(qǐng)求會(huì)比較穩(wěn)妥呢？

顯然，第二個(gè)驗(yàn)證碼直接覆蓋掉第一個(gè)會(huì)更加安全，也就是至始至終都只有一個(gè)處于有效狀態(tài)的驗(yàn)證碼，但這會(huì)不會(huì)給用戶帶來困惑？畢竟偶爾還是有手機(jī)信號(hào)不好，等了1分鐘多鐘之后才收到第一個(gè)驗(yàn)證碼的情況。

如果不替換而是追加驗(yàn)證碼呢？最極端的情況是會(huì)出現(xiàn)一個(gè)手機(jī)號(hào)有5個(gè)有效驗(yàn)證碼的情況，會(huì)增加黑客暴力破解的成功概率。不過因?yàn)橐粋€(gè)驗(yàn)證碼最多只能被使用3次，之后就被作廢了，所以實(shí)際上黑客暴力破解的難度依然很高。

總的來說，直接覆蓋的做法用戶體驗(yàn)不佳但更安全，依然有效的做法用戶體驗(yàn)更好但相對(duì)而言安全性略有降低?！?/p>

經(jīng)過反復(fù)思考后，老羅最終選擇保留驗(yàn)證碼5分鐘有效期的設(shè)置。

Part 2：防不勝防

短信驗(yàn)證碼登錄的功能上線后，運(yùn)行狀態(tài)一直比較平穩(wěn)，然而這種平靜的氛圍被一通電話打破了。

“喂，對(duì)，是我”，老羅桌上的電話響了，他忙著寫代碼，歪著脖子用肩膀和臉夾住話筒說道：“是客服部啊，有什么事我可以幫忙的？”

“是這樣，我們今天突然收到很多顧客打來的電話，抱怨說收不到短信驗(yàn)證碼，登錄不了賬戶，他們基本都是新用戶，只有用手機(jī)注冊(cè)的賬號(hào)，沒有用戶名密碼，所以也不能用原先的用戶名密碼去登錄賬號(hào)。我們只好讓顧客再等會(huì)兒試試，可能是信號(hào)不好，但后來他們反饋說還是收不到我們的短信，而且只是收不到我們的短信，所以，你們那邊能幫忙看看是怎么回事嗎？”電話那邊一口氣講了一堆話。

“還有這種事，行，我知道了，我們馬上調(diào)查分析一下?！崩狭_剛掛斷電話，運(yùn)維部的同事過來找到老羅，說短信配額今天消耗得很厲害，已經(jīng)觸發(fā)了2次告警了，運(yùn)維同事做了一下簡單的分析，發(fā)現(xiàn)早上10點(diǎn)和下午2點(diǎn)左右有兩批次大量發(fā)送登錄短信驗(yàn)證碼的請(qǐng)求，但又沒有觀察到對(duì)應(yīng)的后續(xù)登錄請(qǐng)求，判斷可能是被黑客攻擊了，于是臨時(shí)性的屏蔽了攻擊來源IP地址的訪問。

“來找你就是想和開發(fā)團(tuán)隊(duì)共同調(diào)查下這個(gè)問題，看接下來怎么處理會(huì)比較好?！边\(yùn)維部的同事說道。

老羅覺得這個(gè)事和剛剛接到的客服部門說的是同一件事，便把剛才電話里聽到的信息和運(yùn)維同事講了一遍。

“這更能證實(shí)是黑客攻擊了，而且看來他們的目標(biāo)應(yīng)該不是暴力登錄，而是故意消耗短信發(fā)送配額，一旦配額被用完，用戶就無法正常登錄，也算是某種程度上的拒絕式服務(wù)攻擊了?！?運(yùn)維部的同事說完看向老羅。

老羅若有所思的說道：“沒想到他們還能這么玩兒。我們目前只限制了一個(gè)手機(jī)號(hào)60秒內(nèi)發(fā)一次驗(yàn)證碼，卻沒有應(yīng)對(duì)大量不同手機(jī)號(hào)的情況?！?/p>

“那現(xiàn)在怎么處理比較好呢？雖然臨時(shí)禁用了攻擊者的IP，但我們擔(dān)心會(huì)誤傷真實(shí)用戶，而且黑客也可能會(huì)變換IP來繼續(xù)進(jìn)行攻擊?！边\(yùn)維同事繼續(xù)問道。

“有辦法，在發(fā)短信驗(yàn)證碼之前先要求輸入圖形驗(yàn)證碼?！?/p>

“嗯，有道理，你們什么時(shí)候能做好上線？”

“我現(xiàn)在就加”，老羅還沒說完就已經(jīng)開始寫代碼了：“一會(huì)兒弄完緊急上線?！?/p>

“行，我回去安排一下，咱們運(yùn)維部全力配合?！?/p>

“看來之前那張故事卡里的安全驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)還差了一條”，老羅自然自語道：“如果加上一條圖形驗(yàn)證碼的要求恐怕就不會(huì)出這個(gè)事兒了。”

發(fā)送短信驗(yàn)證碼之前，先驗(yàn)證圖形驗(yàn)證碼是否正確

Part 3：權(quán)衡

“喂喂喂，這搞的什么鬼？”用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)師Jenny抓住路過的老羅說：“我不過就是休了兩天假，回來之后怎么發(fā)現(xiàn)登錄這里多了個(gè)圖形驗(yàn)證碼出來？”

老羅向Jenny解釋了這個(gè)圖形驗(yàn)證碼的由來，是出于安全的考慮才增加的。

“我知道安全很重要，可是這圖形驗(yàn)證碼太傷害用戶體驗(yàn)了，現(xiàn)在顧客登錄過程中就要再多做一次輸入，如果填錯(cuò)了還得重新再來一次，而且這圖形驗(yàn)證碼的風(fēng)格和我們的App風(fēng)格明顯不匹配，另外，這圖形驗(yàn)證碼是不是也太扭曲了，我都看錯(cuò)好幾回了……?！盝enny顯然并不認(rèn)同這個(gè)方案。

“風(fēng)格我們可以修改，這不是還有你嘛。”老羅為難的說到：“難度高是因?yàn)楝F(xiàn)在的圖像識(shí)別技術(shù)突飛猛進(jìn)，簡單圖片驗(yàn)證碼很容易被破解?！?/p>

“莫非就沒有別的解決辦法了嗎？”Jenny繼續(xù)問道。

“其實(shí)也有，就看公司舍不舍得花這筆錢了?！崩狭_接著說：“登錄界面可以動(dòng)態(tài)決定是否要求輸入圖形驗(yàn)證碼，對(duì)于正常用戶可以讓他們無需輸入圖形驗(yàn)證碼，對(duì)于黑客或者疑似黑客的人，就要求他們輸入?！?/p>

“這聽上去很好啊，另外，這和舍不舍得花錢有什么關(guān)系？”Jenny不太明白。

“要?jiǎng)討B(tài)決定是否要求輸入圖形驗(yàn)證碼這件事兒，其實(shí)就是判斷當(dāng)前用我們App的人是真實(shí)的顧客還是黑客。我們自己沒這個(gè)判斷能力，不過有提供這種服務(wù)的第三方API，只是他們都不是免費(fèi)的，得花錢買。”老羅向Jenny解釋到。

阿某云和騰某云等等都提供這類服務(wù)，其主要原理是，服務(wù)器在處理登錄請(qǐng)求的時(shí)候，先盡可能多的收集該請(qǐng)求的上下文信息，例如登錄請(qǐng)求的來源IP地址，時(shí)間，手機(jī)號(hào)，User-Agent等等數(shù)據(jù)，并且把這些數(shù)據(jù)傳遞給第三方API，由他們進(jìn)行一次分析判斷，并把結(jié)果返回給服務(wù)器，告訴服務(wù)器當(dāng)前請(qǐng)求者是可信用戶還是可疑用戶。最終是否允許登錄成功的決定權(quán)還是在服務(wù)器這邊，只是借助了第三方API提供的分析結(jié)果來做判斷而已。

“我不懂技術(shù)，不過好像也聽懂了的樣子?！盝enny笑著說道。

“用第三方API做登錄判斷這事兒我拍不了板，得找領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，說不定還得走采購流程?！钡狭_覺得這條路的方向是對(duì)的。

“走，我們?nèi)枂栴I(lǐng)導(dǎo)的意見，我實(shí)在受不了現(xiàn)在這個(gè)圖形驗(yàn)證碼?！盝enny拉著老羅徑直朝著總經(jīng)理辦公室走去。

尾聲

最終，老羅他們團(tuán)隊(duì)用上了某云的第三方API做登錄防護(hù)，去掉了令Jenny抓狂的圖形驗(yàn)證碼。經(jīng)過和業(yè)務(wù)部門的商量，驗(yàn)證碼有效期最后縮短到了2分鐘。

在這期間還出現(xiàn)了兩個(gè)小插曲。運(yùn)維部門的同事偶然間發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用程序日志文件里居然保存了所有用戶的短信驗(yàn)證碼，這是小李當(dāng)初做調(diào)試的時(shí)候加上去的，后來忘記關(guān)掉了。好在并沒有造成泄露，后來團(tuán)隊(duì)修復(fù)了這個(gè)問題。

另一個(gè)小插曲是，團(tuán)隊(duì)做了微服務(wù)架構(gòu)改造，把發(fā)送短信的功能拆分出來做成了一個(gè)獨(dú)立微服務(wù)，但卻沒有給這個(gè)新的接口設(shè)置好訪問控制權(quán)限，以至于任何人在無需登錄的情況下，只要向這個(gè)接口發(fā)起請(qǐng)求就能成功發(fā)送一條短信給任意手機(jī)，短信內(nèi)容還可以自定義。這個(gè)問題在安全團(tuán)隊(duì)做滲透測試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的，嚇得老羅渾身冒冷汗。所幸發(fā)現(xiàn)及時(shí)，做了緊急修復(fù)，并沒有造成安全事故。

薇薇后來把短信登錄的故事卡作為案例保存了起來，把安全驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)又重新做了一次梳理，所以最終的故事卡是這樣的：

故事卡-274

作為用戶，我可以通過手機(jī)號(hào)和短信驗(yàn)證碼登錄，以便于我更方便的登錄。

安全驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):

短信驗(yàn)證碼有效期2分鐘

驗(yàn)證碼為6位純數(shù)字

每個(gè)手機(jī)號(hào)60秒內(nèi)只能發(fā)送一次短信驗(yàn)證碼，且這一規(guī)則的校驗(yàn)必須在服務(wù)器端執(zhí)行

同一個(gè)手機(jī)號(hào)在同一時(shí)間內(nèi)可以有多個(gè)有效的短信驗(yàn)證碼

保存于服務(wù)器端的驗(yàn)證碼，至多可被使用3次（無論和請(qǐng)求中的驗(yàn)證碼是否匹配），隨后立即作廢，以防止暴力攻擊

短信驗(yàn)證碼不可直接記錄到日志文件

發(fā)送短信驗(yàn)證碼之前，先驗(yàn)證圖形驗(yàn)證碼是否正確（可選）

集成第三方API做登錄保護(hù)（可選）

沒成想，一個(gè)短信登錄API背后，還能牽扯出這么多事兒來。

當(dāng)前名稱：不就是個(gè)短信登錄API嘛，有這么復(fù)雜嗎？
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