第1章 HTTP接口数据安全威胁分析

Android 应用通过 OkHttp 发送的 HTTP/HTTPS 请求在传输过程中面临多种安全威胁。本章从威胁原理、实现流程、防护策略三个维度剖析四大常见攻击：中间人攻击、重放攻击、数据篡改、敏感信息泄漏，为后续章节的防护实现奠定理论基础。

1.1 中间人攻击（MITM）

原理：攻击者通过 ARP 欺骗、DNS 劫持、伪造证书等手段，在客户端与服务器之间插入代理节点，窃听或篡改双向通信内容。

实现流程：

1. 攻击者部署伪造 Wi-Fi 热点或劫持网关，使客户端流量经过攻击者主机。
2. 客户端发起 HTTPS 请求时，攻击者拦截 Server Hello，并用自签名证书代替真实证书与客户端握手。
3. 攻击者与服务器建立真实 TLS 连接，同时与客户端维持攻击者控制的“伪 TLS”连接。
4. 所有明文数据在攻击者节点可见并可修改。

防护：使用 HTTPS + 证书固定（Certificate Pinning）、HSTS 预加载、双向认证（TLS 客户端证书）。在 OkHttp 中可通过 CertificatePinner 强制校验公钥。

1.2 重放攻击（Replay Attack）

原理：攻击者捕获一次有效的 API 请求（如登录 、支付确认），在后续时间重复发送，欺骗服务器执行重复操作。

实现流程：

1. 通过抓包工具（Wireshark / Charles）获取完整 HTTP 请求报文。
2. 原样重放请求（使用相同 URL、Headers、Body），服务器若未检测重放则视为合法请求。

防护：请求中加入时间戳 + 随机 Nonce，服务器校验时间窗口（通常 ≤60s）且 Nonce 不可重复使用；或使用递增序列号 + HMAC 签名。OkHttp 可通过拦截器自动追加时间戳与 Nonce。

1.3 数据篡改（Tampering）

原理：中间人劫持后直接修改请求或响应体中的业务数据（如转账金额、用户权限）。

实现流程：

1. 攻击者拦截原始请求，修改 Body 内容（例如将 amount=100 改为 amount=10000）。
2. 将篡改后的请求转发给服务器，服务器无人察觉。

防护：对请求参数与响应体计算 HMAC-SHA256 签名，密钥仅客户端与服务端共享。OkHttp 拦截器可在 Request 构建时注入签名 Header，并在响应时验证签名。

1.4 敏感信息泄漏（Sensitive Data Exposure）

原理：应用通过 HTTP 明文传输 、密码、身份证号等敏感字段，攻击者通过抓包直接获取。

实现流程：

1. 客户端使用 HTTP 而非 HTTPS，或 HTTPS 配置错误（如忽略证书验证）。
2. 攻击者在同一局域网内使用 tcpdump / Charles 捕获流量，敏感信息以明文呈现。

防护：始终使用 HTTPS； 放在 Header 而非 URL Query；响应中不返回完整敏感字段（如身份证只显后四位）；使用 @RequestHeader 与 @ResponseBody 加密（课程第 8 章详述）。

1.5 威胁全景图

下图汇总四种攻击的实体关系与攻击路径。

1.6 安全防护策略对比

威胁类型	攻击原理	常见工具	防护技术
中间人攻击	伪造证书/ARP劫持，建立伪TLS连接	mitmproxy, Charles, Wireshark	HTTPS + 证书固定 (OkHttp CertificatePinner)
重放攻击	捕获请求报文后重复发送	Burp Suite Repeater, Postman	时间戳 + Nonce + HMAC 签名
数据篡改	中间人修改请求/响应体	mitmproxy脚本, Fiddler AutoResponder	请求/响应体 HMAC 签名校验
敏感信息泄漏	明文传输/密码等	tcpdump, Wireshark	全站 HTTPS；敏感字段强制加密/遮蔽

1.7 OkHttp环境下的威胁验证

通过配置 OkHttp 代理暴露抓包场景，理解中间人攻击的可操作性。生产环境禁止保留代理设置。

// 错误示范：允许代理（仅用于调试）
OkHttpClient client = new OkHttpClient.Builder()
    .proxy(new Proxy(Proxy.Type.HTTP, new InetSocketAddress("192.168.1.100", 8888)))
    .build();

// 正确示范：生产环境移除代理，启用证书固定
CertificatePinner pinner = new CertificatePinner.Builder()
    .add("api.example.com", "sha256/AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA=")
    .build();

OkHttpClient secureClient = new OkHttpClient.Builder()
    .certificatePinner(pinner)
    .build();

1.8 调试与抓包分析

使用 Charles 抓包验证威胁：

// 1. 在PC启动Charles，启用SSL Proxying
// Proxy -> SSL Proxying Settings -> Add Host: api.example.com Port: 443
// 2. 手机设置WiFi代理为PC地址:8888
// 3. 安装Charles根证书到Android系统信任凭据（需root或adb push）
// 4. 应用发送请求，Charles展示解密后的明文请求/响应

若应用启用了证书固定（如上述 CertificatePinner），抓包工具将无法解密，HTTP请求会抛出 SSLHandshakeException。

1.9 常见错误与避坑

• 未验证主机名：使用自定义 HostnameVerifier 返回 true，导致所有证书均通过，攻击者可轻松伪造。
• 重放检测依赖单一时间戳：若客户端与服务器时间不同步，时间窗口失效。建议配合 Nonce 唯一性检查。
• 签名密钥硬编码在客户端：攻击者反编译即可获取密钥，应使用密钥派生或动态下发（课程第9章详述）。
• 忽略响应签名：只保护请求不保护响应，攻击者仍可篡改服务端返回数据。

1.10 性能与稳定性考量

• 签名计算：HMAC-SHA256 在 OkHttp 拦截器中每次请求仅增加约 0.1ms（现代设备）。建议使用异步计算避免阻塞主线程。
• 时间戳同步：应用启动时与 NTP 服务器校时，避免因本地时间偏差导致重放检测误判。
• 证书固定策略：固定公钥而非证书，支持证书轮换；固定多个备用公钥（backup pin）以应对证书到期。
• 缓存影响：签名需要基于完整请求体计算，若使用 OkHttp 缓存，需确保签名的 Cache-Control 头正确设置，避免缓存命中时跳过签名验证。