Springboot 配置文件、隐私数据脱敏的最佳实践（原理+源码）

野性酷女 2022-09-11 09:16 110阅读 0赞

大家好！我是小富～

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。

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说起这个我是比较有感触的，之前[我TM被删库][TM]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，不管工作还是生活，敏感数据一定要做脱敏处理。

如果对脱敏概念不熟悉，可以看一下我之前写过的一篇[大厂也在用的6种数据脱敏方案][6]，里边对脱敏做了简单的描述，接下来分享工作中两个比较常见的脱敏场景。

### 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

<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 不支持中文
    jasypt:
      encryptor:
        password:  yourpass

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

![e0a59f9f2c9ad52590873587836026a4.png][]

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。

### 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。

![84c66e8840291fcd2aafb425728286f6.png][]

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。

![f6f41ef27f3af4f296fbc926985a13ae.png][] ![104a9ee651b315bb2277370c3b47fd19.png][]

### 知其然知其所以然 ###

`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`。

![1cade67bbc7e34f8c0e77acdf7673f72.png][]

在前置加载类`EnableEncryptablePropertiesConfiguration`中注册了一个核心处理类`EnableEncryptablePropertiesBeanFactoryPostProcessor`。

![a4ac8692cedce8b215cf03988fd3c633.png][]

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。

![bacf4f52d48f06639cdf3d85a8339ee3.png][]

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。

![db49f4867703f73f219d0e1c074d714a.png][]

`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。

![b7b664d8acbe2e59528707c2be4385af.png][]

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。

![f6d79167c2d7e17946bbf56b19f84101.png][] 加密

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);
    }

![18cf8ac6fbe7db3eebc073e2905b765c.png][] 解密

[![acfdf7c1caac85e74455ea1c4949d4ba.png][]][acfdf7c1caac85e74455ea1c4949d4ba.png 1]

[Java中的默认接口方法和静态接口方法][acfdf7c1caac85e74455ea1c4949d4ba.png 1]

[![cb0874cc1452c82e65af77fd00ca18ca.png][]][cb0874cc1452c82e65af77fd00ca18ca.png 1]

[缓存用不好，Bug改到老][cb0874cc1452c82e65af77fd00ca18ca.png 1]

![e865c427d80a68e14ca9e9f5151c2aa2.gif][]

[24b0d39b133970ed906be677dbd263be.png]: /images/20220828/8d64fbe03dde4c5a9c09e0e4040b6dab.png
[TM]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNTM4NzAyNg%3D%3D&idx=1&mid=2247493189&scene=21&sn=5e18220de87c5cc29208ccd595327f22#wechat_redirect
[6]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNTM4NzAyNg%3D%3D&idx=1&mid=2247489848&scene=21&sn=a4163a7c0914bd8e1ec1f29171ab7c92#wechat_redirect
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[f6d79167c2d7e17946bbf56b19f84101.png]: /images/20220828/d5a5d52dedb0405099847c462419acc7.png
[18cf8ac6fbe7db3eebc073e2905b765c.png]: /images/20220828/b4285959d8eb4caa97a3376a9b917020.png
[acfdf7c1caac85e74455ea1c4949d4ba.png]: /images/20220828/a00151c671ef4cd9b7cb0c1984191ed4.png
[acfdf7c1caac85e74455ea1c4949d4ba.png 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUzMzQ2MDIyMA%3D%3D&chksm=faa105aecdd68cb89db1aa04620fdf2f5cb2720787b6020f19d58f5f78d9e6b317c924d7988b&idx=1&mid=2247491645&scene=21&sn=a75a553ba8a9fd1bb4de964ca6a6f703#wechat_redirect
[cb0874cc1452c82e65af77fd00ca18ca.png]: /images/20220828/81e69695129d4dfe9e210e649fd33148.png
[cb0874cc1452c82e65af77fd00ca18ca.png 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUzMzQ2MDIyMA%3D%3D&chksm=faa1058fcdd68c99a13b02837e1289d26f548d33846caad755fdddfa93abfa4971abe7eab7ec&idx=1&mid=2247491612&scene=21&sn=ff884f591885ecc4ade7524fa965e767#wechat_redirect
[e865c427d80a68e14ca9e9f5151c2aa2.gif]: /images/20220828/b0a185fa673647d1b07f802f40217377.png