Node.js API 安全的主要策略：最佳实践

了解 Node.js API 安全性

保护 Node.js API 的安全需要了解潜在的漏洞并采取措施来缓解这些漏洞。这类 API 通常遇到的常见威胁包括：

SQL 注入**：**操纵用户输入以针对数据库执行恶意 SQL 代码。
跨站点脚本**(XSS)：**将恶意脚本注入其他用户查看的网页。
跨站请求伪造**(CSRF)：**诱骗用户的浏览器在您的应用程序上执行不必要的操作。
**拒绝服务 (DoS)：**用请求淹没您的 API，使合法用户无法使用。

利用这些漏洞的实际机制往往千差万别。预防措施多种多样，涵盖从代码编写方式到部署和监控方式。为了解决这些漏洞和其他漏洞，您需要为 REST API 安全实施多层安全方法，其中包括：

**输入验证：**严格验证所有用户输入，以确保其符合预期的数据类型、格式和范围。
**身份验证和授权：**根据用户的角色和权限验证用户身份并控制对资源的访问。
**安全数据存储和传输：**使用加密和安全存储实践保护静态和传输中的数据。
**错误处理和日志记录：**实施错误处理最佳实践以防止信息泄露，并记录安全事件以供分析和事件响应。

了解哪些漏洞可能被利用，并积极采取措施预防和监控这些漏洞，是防御的基础。当然，了解可能发生的攻击与实际预防攻击是截然不同的两面。那么，如何才能预防这些攻击呢？让我们来看看一些最常见的攻击类型以及缓解这些攻击的潜在方法。

防范常见攻击

常见攻击就是那些最常被利用的漏洞。这些漏洞之所以最常被利用，是因为它们往往是应用程序安全中最普遍存在的漏洞。这意味着保护您的 Node.js API 免受常见攻击对于维护其完整性和可用性至关重要。以下是一些用于抵御常见攻击的关键策略的概述：

跨站请求伪造（CSRF）保护

**使用防伪令牌：**为每个用户会话生成唯一的令牌，并将其包含在表单和请求中。这可以防止攻击者以用户的名义提交未经授权的请求。像 csurf 这样的库可以帮助你在 Node.js 应用程序中实现这一点。
**启用 HTTP 严格传输安全 (HSTS)：**强制浏览器仅通过 HTTPS 与您的 API 通信，防止攻击者拦截请求和响应。

SQL注入预防

**使用参数化查询：**切勿将用户输入直接连接到 SQL 查询中。使用参数化查询或准备好的语句可以防止攻击者操纵您的查询。
使用 ORM（对象关系映射器）： Sequelize 和 TypeORM 等 ORM 可以通过抽象数据库交互和自动转义用户输入来帮助防止 SQL 注入。

了解有关 Node.js SQL 注入攻击的详细信息以及如何预防它们。

拒绝服务 (DoS) 缓解

**速率限制：**限制用户或 IP 地址在特定时间段内可以发出的请求数量。这有助于防止攻击者用流量淹没您的 API。
**IP 阻止：**阻止来自已知恶意 IP 地址或范围的请求。
使用 Web 应用防火墙 (WAF)： WAF 可以帮助检测恶意流量，并在其到达您的 API 之前将其拦截。您可以考虑使用基于云的 WAF 解决方案，例如 AWS WAF、Cloudflare 或 Imperva。

定期安全审计和渗透测试

**自动扫描：**使用 StackHawk 等工具自动执行安全测试并识别API 中的漏洞。StackHawk 可以扫描您的 API 中是否存在常见漏洞（例如OWASP Top 10），并提供详细的报告和修复指导。
手动渗透测试**：**聘请安全专业人员进行手动渗透测试，以发现更复杂的漏洞。

如您所见，其中一些预防策略存在于代码中，而另一些则需要额外的工具来实现或部署在基础架构层面。通过实施这些策略并定期测试 API 的安全性，您可以显著降低这些常见攻击得逞的风险。最终，这些措施有助于保护您的应用程序及其用户。

接下来，让我们开始深入探讨更多细节。在接下来的五个部分中，我们将探讨如何预防上述多种漏洞。将这些措施结合起来，将为您的应用程序和 API 奠定坚实的安全基础。首先，让我们来探讨如何保护用户输入，这是阻止 SQL 注入等漏洞的主要方法之一。

保护用户输入

未能妥善保护用户输入是导致安全漏洞的最常见原因之一。攻击者可以通过暴力破解或其他方式利用输入验证中的漏洞，注入恶意代码、篡改数据并获得对系统的未授权访问。

为了减轻这些风险，安全的 API 应该：

**验证所有输入：**将所有用户提供的数据视为潜在恶意数据。验证数据类型、格式、长度和范围，以确保它们符合应用程序的要求。
**清理数据：**转义或删除可用于执行代码或操纵数据库的特殊字符。
使用验证库：利用****Express-Validator等库来简化输入验证，并在整个应用程序中强制执行一致的规则。该库提供了丰富的验证方法，并允许您自定义验证规则。

像Express-Validator这样的库的优点在于，它们提供了许多预置的过滤器，您可以轻松应用它们来过滤输入。下面是一个示例，说明如何使用它来验证 API 请求主体中的参数，例如用户名和密码。

const {
             body, validationResult } = require('express-validator');

app.post('/users', 
  body('username').isEmail(),
  body('password').isLength({
             min: 5 }),
  (req, res) => {
            
    const errors = validationResult(req);
    if (!errors.isEmpty()) {
            
      return res.status(400).json({
             errors: errors.array() });
    }
    // ... process request ...
  });复制

通过严格验证和过滤用户输入，您可以显著降低注入攻击和其他漏洞的风险。如果前端 UI 使用您的 API，也最好在那里进行检查，但不要仅仅依赖前端验证而放弃 API 级别的验证。UI 中的许多逻辑都很容易被绕过，尤其是在用户直接向 API 发出请求的情况下。

身份验证和授权

接下来要讨论的最关键点是身份验证和授权。实现身份验证和授权的机制是 API 安全的基础，有助于验证用户身份并控制资源访问。您可以在不同级别实施这些安全措施，从而提供灵活性和深度防御。让我们来看看在应用程序和 API 中可以纳入身份验证和授权实践的几个地方。

应用级实现

JWT（JSON Web Tokens）： JWT 仍然是安全信息传输的热门选择。像 jsonwebtoken 这样的库简化了 Node.js 中的 JWT 管理。
**基于角色的访问控制 (RBAC)：**定义具有特定权限的角色并相应地分配用户，确保他们只能访问必要的资源。

为 Node 应用添加 JWT 支持相对容易。使用jsonwebtoken，您可以轻松验证令牌的有效性。您还应该确保用户有权访问他们想要访问的资源，这通常通过验证 JWT 的声明来实现。这将揭示用户应该访问的范围。下面是一个简单的示例，说明如何从标头中提取 JWT 并验证其合法性且未被篡改。您可以看到，authenticateToken中间件函数已注入到**/protected**路由中。

const jwt = require('jsonwebtoken');

function authenticateToken(req, res, next) {
            
  const authHeader = req.headers['authorization'];
  const token = authHeader && authHeader.split(' ')[1];

  if (token == null) return res.sendStatus(401);

  jwt.verify(token, 'your_secret_key', (err, user) => {
            
    if (err) return res.sendStatus(403);
    req.user = user;
    next();
  });
}

// Protect a route with the middleware
app.get('/protected', authenticateToken, (req, res) => {
            
  res.json({
             message: 'Protected resource accessed!' });
});复制

使用 API 网关

实现集中式身份验证和授权的最简单方法之一是通过 API 网关。通过使用网关，您可以将安全逻辑抽象到 API 管理层，从而减少代码中的安全问题。通常，API 网关设置在 API 的前端，所有请求都必须通过 API 网关代理才能到达底层 API。这意味着网关可以强制执行各种安全措施。这样做的好处包括：

**卸载逻辑：**在网关级别处理身份验证和授权，降低应用程序代码的复杂性并确保一致性。
**增强的安全性：**受益于内置的安全功能，如速率限制、IP 白名单和针对常见网络攻击的防护。
**与身份提供商集成：**与 Okta、Auth0 和 AWS Cognito 等提供商无缝集成，以简化用户管理。

网关平台种类繁多，其中一些平台（例如 AWS API Gateway 和 Azure API Management）可以直接通过您可能已经在使用的云供应商获得。当然，还有许多其他平台（例如 Kong 和 Tyk）正在将最新技术引入 API 管理领域，并提供超越云供应商 API 管理平台的功能。对于熟悉 TypeScript 并希望在更接近 Node.js 根源的环境中工作的用户，Zuplo 也是一个不错的选择，而且非常轻量级。

通过结合应用程序级和 API 网关方法，您可以创建分层安全模型，增强保护并简化管理。这可以根据 API 的特定需求进行灵活、强大的身份验证和授权。

安全数据存储和传输

随着数据（包括 API 本身对应的服务）在 API 之间流动，数据存储和传输对于确保数据安全至关重要。保护传输中和静态的敏感数据对于维护用户信任和遵守数据隐私法规至关重要。

传输中的数据

当我们谈论“传输中的数据”时，有些人可能会说，这指的是数据在服务之间移动，也就是“在线上”。虽然有很多技术可以帮助保障安全，但有两种技术在大多数情况下是必需的。它们包括：

**无处不在的 HTTPS：**强制所有 API 通信使用 HTTPS。这会加密客户端和服务器之间传输的数据，防止窃听和篡改。请获取 SSL 证书并将您的服务器配置为使用 HTTPS。
**考虑实施 TLS 固定：**对于移动应用程序，请考虑实施 TLS 固定以防止中间人攻击。这需要在应用程序中硬编码服务器的证书指纹，确保应用程序仅与合法服务器通信。

静态数据

对于“静态数据”，请考虑数据在传输系统后将继续驻留在何处。这可能包括应用级数据库，例如 Postgres 或 MySQL，甚至包括中间缓存和内存数据库，例如 Redis。无论数据存放在何处，您都需要采取一些最佳实践

**加密：**对存储在数据库或其他存储系统中的敏感数据进行加密。使用强加密算法并安全地管理加密密钥。
**安全密码存储：**切勿以纯文本形式存储密码。在存储密码之前，请使用 bcrypt 等强大的哈希算法对其进行哈希处理。bcrypt 等库可以帮助您在 Node.js 应用程序中实现此功能。
**数据最小化：**仅收集和存储绝对必要的数据。这可以降低数据泄露的风险，并有助于遵守数据隐私法规。

例如，如果你想在将密码存储到数据库时对其进行哈希处理，可以使用像bcrypt这样的库来实现。以下代码片段演示了如何使用bcrypt的**.hash()函数将密码作为哈希值存储在数据库中，以及如何在登录时使用.compare()**函数再次验证密码。

const bcrypt = require('bcrypt');
const saltRounds = 10;

// ... during user registration ...
bcrypt.hash(req.body.password, saltRounds, function(err, hash) {
            
  // Store hash in your database
});

// ... during login ...
bcrypt.compare(req.body.password, storedHash, function(err, result) {
            
  // If the passwords match, result will be true
});复制

通过实施这些实践，您可以确保您的 API 数据在传输过程中以及在您的 API 和应用程序可能使用的不同类型的数据存储中静止时保持机密并免受未经授权的访问。

错误处理和日志记录

作为开发者，我们希望确保 API 的使用者收到准确且详细的错误响应。然而，在“恰到好处”和“过多”的细节之间存在着微妙的平衡。正确的错误处理和日志记录对于维护 API 的安全性和稳定性至关重要。错误处理和日志记录对于识别和解决漏洞、排查问题以及收集事件响应证据至关重要。让我们来看看一些最佳实践以及需要注意的潜在漏洞：

错误处理

在错误处理方面，向用户输出完整的堆栈跟踪信息可能并非明智之举。大多数用户会忽略这些细节，但那些希望进一步探究系统或 API 内部工作原理的用户则会密切关注。错误消息和堆栈跟踪信息对于不法分子来说可能是个金矿，可以帮助他们找到攻击面中的弱点。为了避免这种情况，请确保执行以下操作：

**防止信息泄露：**避免在错误消息中泄露敏感信息。向用户提供通用的错误消息，同时记录详细信息以供调试。
**优雅地处理错误：**实现错误处理中间件，以捕获并处理整个应用程序中的错误。这可以防止未处理的异常导致 API 崩溃，并提供一致的错误响应格式。
**自定义错误类：**创建自定义错误类来对不同类型的错误进行分类并提供更具信息性的错误消息。

例如，如果您要向用户返回错误，则应确保仅显示所需的详细信息。下面，您可以看到 500 错误的演示，其中堆栈跟踪记录到控制台或其他输出通道，并且响应仅返回一条消息（而不是堆栈跟踪和其他详细信息）。

app.use((err, req, res, next) => {
            
  console.error(err.stack);
  res.status(500).json({
             message: 'Internal server error' });
});复制

日志记录

与错误处理类似，在日志中捕获各种逻辑和错误对于监视和调试至关重要。由于日志包含大量攻击者可能利用的敏感信息，因此在管理日志时务必牢记以下最佳做法：

**记录安全事件：**记录所有与安全相关的事件，例如登录尝试、访问控制决策和输入验证失败。这为调查安全事件提供了审计线索。
**集中式日志记录：**使用集中式日志记录系统汇总来自应用程序不同部分的日志。这使得监控和分析 API 活动更加容易。
**日志管理工具：**考虑使用日志管理工具（如 ELK Stack（Elasticsearch、Logstash、Kibana）、Splunk 或 Graylog）来管理和分析您的日志。

以下是如何使用 Winston 等平台记录事件的示例。在本例中，我们将展示如何将安全事件（例如登录失败）写入日志。

const winston = require('winston');
const logger = winston.createLogger({
            
  // ... your logger configuration ...
});

// ... in your authentication logic ...
if (loginFailed) {
            
  logger.warn(`Failed login attempt for user ${
              username}`);
}复制

通过实施强大的错误处理和日志记录机制，您可以改善 API 的安全状况，有效地解决问题，并及时响应安全事件。许多错误处理和日志记录都与另一个关键方面相关：API 监控和潜在问题的响应。这正是我们接下来要重点讨论的内容。

监控和事件响应

持续监控和完善的事件响应计划对于维护 Node.js API 的安全性和弹性至关重要。为此，您可以使用各种直接连接到应用程序及其托管基础架构的代理，或者使用日志监控平台。让我们看看监控和事件响应如何协同工作。

监控

为了全面了解 API 和基础架构的运行情况，您需要部署多层级的监控。一些日志管理和可观察性工具已通过警报功能直接内置了监控功能。在实施监控时，请注意以下几个关键价值主张：

**实时监控：**监控 API 是否存在可疑活动，例如异常流量模式、登录失败和错误率。使用监控工具跟踪关键指标并接收潜在安全事件的警报。
**安全信息和事件管理 (SIEM)：**考虑使用 SIEM 系统收集和分析来自各种来源（包括 API、数据库和服务器）的安全日志。这有助于识别可能表明存在安全漏洞的模式和异常。
**漏洞扫描：**定期使用 StackHawk 等自动化工具扫描 API 中的漏洞。这有助于在攻击者利用漏洞之前识别并解决安全漏洞。

事件响应

当监控发现潜在问题时，您需要进入事件响应模式。为了使其无缝运行，您需要执行以下操作：

**制定事件响应计划：**制定详细的计划，概述发生安全事件时应采取的步骤。该计划应包括识别、控制、消除和恢复安全漏洞的程序。
**建立沟通渠道：**定义清晰的沟通渠道，用于报告和上报安全事件。这确保事件得到快速有效的处理。
**定期测试和更新您的计划：**定期进行演习和演练以测试您的事件响应计划并确保其是最新的和有效的。

通过实施全面的监控并制定明确的事件响应计划，您可以主动检测和应对安全威胁，最大限度地减少安全事件的影响并保护您的 API 及其用户。

使用 StackHawk 保护 Node.js API

如上所述，识别 API 中的潜在漏洞至关重要。虽然监控实际漏洞是一个很好的机制，但它是被动的，而不是主动的。为了实现主动性，您需要引入 StackHawk，它可以帮助您使用API 发现主动识别攻击面中的所有 API ，使用 DAST 测试这些 API 并修复漏洞，并对已识别和测试的 API 进行监督。

StackHawk 旨在帮助开发人员查找并修复其应用程序中的安全漏洞，包括 Node.js API。以下是三个对 Node.js 开发人员特别有用的关键功能：

自动化安全测试： StackHawk 可自动查找 API 中的安全漏洞。它会测试您的应用程序是否存在常见漏洞，例如 OWASP Top 10 中的漏洞（例如 SQL 注入攻击、跨站脚本攻击、身份验证失败），并提供详细的报告和切实可行的补救建议。与手动测试相比，这可以为开发人员节省大量时间和精力。
与 CI/CD 集成： StackHawk 可与主流 CI/CD 流水线（例如 Jenkins、CircleCI、GitHub Actions）无缝集成。这允许您将安全测试纳入开发工作流程，确保在开发过程的早期发现并解决漏洞。这种“左移”方法有助于防止安全问题进入生产环境。
轻松配置 Node.js： StackHawk 易于配置，适用于 Node.js 应用程序。它提供清晰的文档和示例，帮助您快速上手。您可以配置 StackHawk 扫描您的 API 端点，包括特定的标头、Cookie 和请求正文，以确保全面覆盖。

通过使用 StackHawk，Node.js 开发人员可以主动识别并修复其 API 中的安全漏洞，从而降低安全漏洞的风险并确保用户数据的安全。