API 接口入门(二):API 接口的签名验签和加解密原理

上篇文章:《API 接口入门(一):读懂 API 接口文档》已经解释了什么是 API 接口,API 接口的基本交互是怎么样的?读完后我们可以知道,API 接口应用实际上是系统间通讯的过程,A 向 B 传输参数,B 向 A 返回结果。那本章将讲解 API 接口传输的签名和加密。

适合阅读的人群:产品经理及求职者

本文目录:

  1. API 接口为什么要签名加密?
  2. API 接口如何加密?

一、API 接口为什么要签名加密?

想象一个场景:一位许久不见的好兄弟,突然在微信里面跟你说“兄弟,借我 1 万应急呗”,你会怎么反应?

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我想大部分人马上的反应就是:是不是被盗号了?他是本人吗?

实际上这是我们日常生活中常见的通讯行为,系统间调用 API 和传输数据的过程无异于你和朋友间的微信沟通,所有处于开放环境的数据传输都是可以被截取,甚至被篡改的。因而数据传输存在着极大的危险,所以必须加密。

加密核心解决两个问题:

  1. 你是本人吗?(签名验签)
  2. 你传过来的信息是对的吗?(加密解密)

二、API 接口如何签名验签和加密解密?

古代人写信通过邮差传信,路途遥远,他们为了避免重要的内容被发现,决定用密文来写信,比如我想表达“八百标兵上北坡”,我写成 800north,并且收件人也知道怎么阅读这份信息,即使路上的人截取偷看了,也看不懂你们在说的什么意思。同时我在文末签上我的字迹,在盒子里放上我的信物(比如一片羽毛等等),这样收件人也就知道这份信是我寄出的了。

这被称为“对称性密码”,也就是加密的人用 A 方式加密,解密的人用 A 方式解密,有什么缺点呢?

如果你经常传输,这就很容易被发现了密码规律,比如我很快就知道你寄信都会带上一片羽毛,那我以后也可以搞一片羽毛来冒充你了。加上,如果我要给很多人寄信,我就要跟每个人告诉我的加密方式,说不准有一个卧底就把你的加密方式出卖了。

因为互联网传输的对接方数量和频率非常高,显然搞个对称性密码是不安全的。于是,基于对称性密码延伸出“非对称密码”的概念。

1. 公私钥——签名验签及加解密原理

通俗的解释:A 要给 B 发信息,B 先把一个箱子给 A,A 收到之后把信放进箱子,然后上锁,上锁了之后 A 自己也打不开,取不出来了,因为钥匙在 B 的手里,这样即使路上被截取了,别人也打不开箱子看里面的信息,最后 B 就能安全地收到 A 发的信了,并且信息没有泄露。

现在我们以一个单向的 A 发信息给 B 的场景进行深入了解公私钥工作原理。

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  1. 发送者和接收者都有 2 套加解密的方法,而且他们把其中一套加密方法 a 和解密方法 b 都公开(虚线标黑);
  2. 这里提到的加解密,因为密码学过于深奥,无法解释。大家需默认加密方法是不能反推出解密方法的,解密方法是不能反推出加密方法的。a 加密就必须 a 解密,b 加密就必须 b 解密;
  3. 现在 A 需要向 B 发送一条信息,因为信息的内容很重要,他就用接收者 B 的加密方法 c 进行加密,这样只有 B 自己的解密方法 c 才能解开,任何人获取了都解开不了,包括 A 自己也解不开;
  4. 在 A 向 B 发送信息的同时,需要带上自己的签名,这个时候 A 用自己才知道的加密方法 b 进行加密,因为任何人都知道解密方法 b,所以任何人都可以看到 A 的签字,也就是任何人都知道这条是 A 发出来的信息,但因为签名不是不能公开的信息,所以被解密了也没有关系。

总结:

(1)签名会被任何人获取,但因为签名内容不涉及核心内容,被获取破解是 OK 的。

(2)重要内容只能接收方解密,任何人获取了都无法解密。

(3)接收者 B 只有验证签名者是 A 的信息,才会执行接下来的程序。阿猫阿狗发来的信息不予执行。

捣局者 C 可能的情况:

(1)他获取到这条信息是 A 发出的,但看不明白加密的内容。

(2)他可以也用接受者 B 的加密方法 c 向接收者 B 发信息,但他无法冒充发送者 A 的签名,所以 B 不会接受 C 的请求。

(2)公私钥的非对称加密 +session key 对称加密

2. 公私钥的非对称加密 +session key 对称加密

上一小节解释的公私钥加密是标准和安全的,但因为这类非对称加密对系统运算的需求比较大,在保证安全的前提下,还是尽量希望提升程序响应的时效。所以目前主流应用的另一种加密方式是公私钥的非对称加密 +session key 对称加密。

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  1. 当 A 向 B 发送信息的时候,不需要用到 B 的公私钥。
  2. A 用自己的加密方法 b 加密签名和一条空信息,因为信息无关重要,被破解了也没关系,B 利用解密方法 b 验证了是 A 发来的信息。
  3. 这个时候,接收者 B 用发送者 A 的加密方法 a,加密一个有时效的加密方法给 A(相当于告诉 A,这 2 个小时,我们用这个暗号进行沟通),因为只有 A 有解密方法,所以别人获取了也不能知道 session key 是什么。
  4. A 接收到 session key 了以后,A 用这种有时效的加密函数发送重要信息,签名仍用加密方法 b 加密,B 用同样一个加密函数解密(实际上变成了对称加密,大家都用同样的方式加解密)
  5. 2 小时后,再重复第 2 步,更新加密方法。

3. 总结

(1)当 B 向 A 发出临时有效的加密方法之后,通讯的过程变为了对称加密;

(2)这类加密方式的核心是时效性,必须在短时间内更新,否则固定的规律容易被获取破解。

捣局者 C 可能的情况:

(1)他获取到 B 发出的 session key 的加密文件,无法破解 session key 是什么。因为解密方法在 A 手上;

(2)通过各种手段,C 破解出 session key 的加解密方法,但因为时效已到,session key 更新,C 徒劳无功;

(3)C 在时效内破解出 session key,但无法冒充 A 的签名。

以上是 2 种常见的加解密方式,每个开放平台会在概述中最开始介绍 API 调用的安全加解密方法,这是每个对接过程中必须的准备流程,如微信企业平台在概述中就已介绍利用第 2 种方法(企业微信命名为 access_token)进行加解密传输。

三、最后

以上就是 API 签名验签和加解密的基本原理,接下来我会继续更新 API 的请求方式等问题,同时以企业微信,微信开放平台等大型开放平台的业务解释各平台支持的现有功能。

综上,水平有限,如有纰漏,敬请指出。

作者:就是爱睡觉;已任职电商和金融业行业的产品岗位 3 年时间,目前业务以 TO B 业务为主,文章是用于记录自己在产品工作的思考和想法,希望有想法的小伙伴共同交流。