面试题：微服务架构中如何应对RPC的中间人攻击并加固安全机制

Question

假设你负责的微服务架构大量使用RPC进行服务间通信，描述中间人攻击可能对RPC造成的威胁，并详细说明至少三种可以有效应对中间人攻击、加固RPC安全机制的技术手段及原理。

Answer 1

中间人攻击对RPC造成的威胁

1. 数据篡改：中间人可以拦截RPC请求与响应，修改其中的数据，导致服务端执行错误的操作或客户端得到错误的结果。例如修改订单金额、篡改用户权限等。
2. 信息泄露：截取RPC通信中的敏感信息，如用户密码、数据库连接字符串等，从而导致信息被窃取，造成安全隐患。
3. 重放攻击：中间人记录合法的RPC请求，之后重新发送这些请求，可能导致重复操作，如重复支付等。
4. 身份伪造：冒充合法的客户端或服务端，中间人可能向服务端发送恶意请求，或向客户端返回虚假响应，破坏服务的正常运行。

应对中间人攻击、加固RPC安全机制的技术手段及原理

1. 使用TLS加密
   • 原理：传输层安全协议（TLS）为网络通信提供隐私和数据完整性保障。在RPC通信中，客户端和服务端建立连接时，通过TLS握手协商加密算法和密钥。之后的数据传输都通过该密钥进行加密。中间人即使拦截到数据，由于没有解密密钥，也无法获取数据内容，从而防止数据泄露和篡改。例如，HTTPS就是基于TLS的安全协议，广泛应用于Web通信，同样可用于RPC通信。
2. 身份认证机制
   • 客户端与服务端双向认证
     • 原理：客户端和服务端在建立连接时，相互验证对方的身份。通常使用数字证书来实现，客户端验证服务端证书的有效性，确认服务端身份；服务端也验证客户端证书，确认客户端身份。比如在基于公钥基础设施（PKI）的体系中，证书由可信的证书颁发机构（CA）签发，通过验证证书链来确认身份的真实性，防止身份伪造。
   • 令牌认证（Token-based authentication）
     • 原理：客户端在请求时携带一个令牌（如JWT，JSON Web Token）。服务端接收到请求后，验证令牌的有效性，包括令牌的签名、有效期等。令牌中包含了客户端的身份信息，只有合法的令牌才能通过验证，从而保证请求来源的合法性，防止中间人冒充客户端发送请求。
3. 消息完整性校验
   • 使用消息认证码（MAC，Message Authentication Code）
     • 原理：发送方在消息中附加一个MAC值，该值是通过特定的密钥和消息内容计算得出的。接收方使用相同的密钥对接收到的消息进行相同的计算，得到一个新的MAC值，并与接收到的MAC值进行对比。如果两者一致，则说明消息在传输过程中没有被篡改；否则，说明消息已被篡改。常见的MAC算法有HMAC（Hash-based MAC），它结合了哈希函数和密钥，保证消息的完整性，防范数据篡改攻击。
4. 防重放机制
   • 时间戳
     • 原理：客户端在请求中添加当前的时间戳，服务端接收到请求后，检查时间戳与当前时间的差值是否在合理范围内。如果时间差值过大，说明该请求可能是重放的，服务端拒绝处理该请求。这样可以有效防止重放攻击，因为重放的请求时间戳会与当前时间有较大差异。
   • 随机数（Nonce）
     • 原理：客户端每次请求生成一个唯一的随机数，服务端记录已处理过的随机数。当接收到新的请求时，检查随机数是否已存在。如果存在，说明是重放请求，拒绝处理；如果不存在，则处理请求并记录该随机数。通过这种方式，保证每个请求的唯一性，避免重放攻击。