面试官：怎么优雅的接口防刷处理方案

为了防止恶意访问接口造成服务器和数据库压力增大导致瘫痪，接口防刷在工作中是必不可少的。给大家介绍几种设计方案。

# 验证码

在登录状态下获取验证码，把验证码把保存在Redis（key是用户ID_商品ID）中，在提交的时候校验用户填写的验证码和Redis中验证码是否一样。

# token

Token 机制，Token 一般都是用来做鉴权的。对于有先后顺序的接口调用，我们要求进入下个接口之前，要在上个接口获得令牌，不然就认定为非法请求。

验证码和token结合：

# 指纹ID

比如对于验证码接口虑添加一个指纹ID，对于验证码的生成与用户从浏览器设备过来的指纹做绑定。这样即使对方通过录屏拿到你的验证码，也仍然没有做登录操作。

<script>
  // Initialize the agent at application startup.
  const fpPromise = import('https://openfpcdn.io/fingerprintjs/v4')
    .then(FingerprintJS => FingerprintJS.load())

  // Get the visitor identifier when you need it.
  fpPromise
    .then(fp => fp.get())
    .then(result => {
      // This is the visitor identifier:
      const visitorId = result.visitorId
      console.log(visitorId)
    })
</script>

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# 拦截器+Redis

通过ip地址+uri拼接作为z访问标识，在Interceptor中拦截请求，从Redis中统计用户访问接口次数从而达到接口防刷目的。

@Slf4j
public class BrowseLimitInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;


    //多长时间内
    @Value("${browse.second}")
    private Long second = 10L;

    //访问次数
    @Value("${browse.count}")
    private Long count = 3L;

    //禁用时长--单位/秒
    @Value("${browse.lockTime}")
    private Long lockTime = 60L;


    //锁住时的key前缀
    public static final String LOCK_PREFIX = "LOCK";

    //统计次数时的key前缀
    public static final String COUNT_PREFIX = "COUNT";

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {

        String uri = request.getRequestURI();
        String ip = request.getRemoteAddr();
        String lockKey = LOCK_PREFIX + ip + uri;
        Object isLock = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
        if(Objects.isNull(isLock)){
            // 还未被禁用
            String countKey = COUNT_PREFIX + ip + uri;
            Object browseCount = redisTemplate.opsForValue().get(countKey);
            if(Objects.isNull(browseCount)){
                // 首次访问
                redisTemplate.opsForValue().set(countKey,1,second, TimeUnit.SECONDS);
            }else{
                // 没到限制访问次数
                if((Integer)browseCount < count){
                    redisTemplate.opsForValue().increment(countKey);
                }else{
                    log.info("{}禁用访问{}",ip, uri);
                    // 禁用
                    redisTemplate.opsForValue().set(lockKey, 1,lockTime, TimeUnit.SECONDS);
                    throw new CommonException(ResultCode.ACCESS_FREQUENT);
                }
            }
        }else{
            // 此用户访问此接口已被禁用
            throw new CommonException(ResultCode.ACCESS_FREQUENT);
        }
        return true;

    }
}

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流程图如下：

这种方案最大的弊病是统一设置接口的访问防刷规则是x 秒内 y 次访问次数，禁用时长为 a 秒,在实际应用中可能每个接口的规则是不同的。

# 注解+拦截器

自定义注解

@Retention(RUNTIME)
@Target({METHOD, TYPE})
public @interface BrowserLimit {

    /**
     * 秒
     * @return 多少秒内
     */
    long second() default 5L;

    /**
     * 最大访问次数
     * @return 最大访问次数
     */
    long maxCount() default 3L;

    /**
     * 禁用时长，单位/秒
     * @return 禁用时长
     */
    long forbiddenTime() default 120L;
}

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定义拦截器

@Slf4j
public class AccessLimintInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;


    /**
     * 锁住时的key前缀
     */
    public static final String LOCK_PREFIX = "LOCK";

    /**
     * 统计次数时的key前缀
     */
    public static final String COUNT_PREFIX = "COUNT";


    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {

        if (handler instanceof HandlerMethod) {

            HandlerMethod targetMethod = (HandlerMethod) handler;
            // 获取目标接口方法所在类的注解@BrowserLimit
            BrowserLimit targetClassAnnotation = targetMethod.getMethod().getDeclaringClass().getAnnotation(BrowserLimit.class);

            // 标记此类是否加了@BrowserLimit注解
            boolean isBrushForAllInterface = false;
            String ip = request.getRemoteAddr();
            String uri = request.getRequestURI();
            long second = 0L;
            long mostCount = 0L;
            long forbiddenTime = 0L;
            if (!Objects.isNull(targetClassAnnotation)) {

                isBrushForAllInterface = true;
                second = targetClassAnnotation.second();
                mostCount = targetClassAnnotation.maxCount();
                forbiddenTime = targetClassAnnotation.forbiddenTime();
            }
            // 目标方法中的 BrowserLimit注解
            BrowserLimit accessLimit = targetMethod.getMethodAnnotation(BrowserLimit.class);
            // 判断此方法接口是否要进行防刷处理
            if (!Objects.isNull(accessLimit)) {

                second = accessLimit.second();
                mostCount = accessLimit.maxCount();
                forbiddenTime = accessLimit.forbiddenTime();
                if (isForbindden(second, mostCount, forbiddenTime, ip, uri)) {
                    throw new CommonException(ResultCode.ACCESS_FREQUENT);
                }
            } else {
                // 判断类上是否加了防刷注解
                if (isBrushForAllInterface && isForbindden(second, mostCount, forbiddenTime, ip, uri)) {
                    throw new CommonException(ResultCode.ACCESS_FREQUENT);
                }
            }
        }
        return true;
    }

    /**
     * 判断某用户访问某接口是否已经被禁用/是否需要禁用
     *
     * @param second        多长时间  单位/秒
     * @param maxCount      最大访问次数
     * @param forbiddenTime 禁用时长 单位/秒
     * @param ip            访问者ip地址
     * @param uri           访问的uri
     * @return ture为需要禁用
     */
    private boolean isForbindden(long second, long maxCount, long forbiddenTime, String ip, String uri) {
        String lockKey = LOCK_PREFIX + ip + uri; //如果此ip访问此uri被禁用时的存在Redis中的 key
        Object isLock = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
        // 判断此ip用户访问此接口是否已经被禁用
        if (Objects.isNull(isLock)) {
            // 还未被禁用
            String countKey = COUNT_PREFIX + ip + uri;
            Object count = redisTemplate.opsForValue().get(countKey);
            if (Objects.isNull(count)) {
                // 首次访问
                redisTemplate.opsForValue().set(countKey, 1, second, TimeUnit.SECONDS);
            } else {
                // 此用户前一点时间就访问过该接口，且频率没超过设置
                if ((Integer) count < maxCount) {
                    redisTemplate.opsForValue().increment(countKey);
                } else {
                    log.info("{}禁用访问{}", ip, uri);
                    // 禁用
                    redisTemplate.opsForValue().set(lockKey, 1, forbiddenTime, TimeUnit.SECONDS);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            // 此用户访问此接口已被禁用
            return true;
        }
        return false;
    }
}

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这种方案有一个问题，就是接口请求路径中带有参数，例如：“/get/{id}"，参数值不同，防刷就失效了。

可以用全类名+方法名作为key

String className = targetMethod.getMethod().getDeclaringClass().getName();

String methodName = targetMethod.getMethod().getName();

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在接口上添加注解

    @GetMapping("/get/{id}")
    @BrowserLimit(second = 3, maxCount = 2, forbiddenTime = 40L)
    public Result getOne(@PathVariable("id") Integer id){
        log.info("执行[pass]-getOne()方法，id为{}", id);
        return Result.SUCCESS();
    }

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# Nginx限流

安装ab测试

#ab运行需要依赖apr-util包，安装命令为：
yum install apr-util
#安装依赖 yum-utils中的yumdownload 工具，如果没有找到 yumdownload 命令可以
yum install yum-utils
cd /opt
mkdir abtmp
cd abtmp
yum install yum-utils.noarch
yumdownloader httpd-tools*
rpm2cpio httpd-*.rpm | cpio -idmv
cd /opt/abtmp/usr/bin
./ab -c 100 -n 10000 http://127.0.0.1/post #-c 100 即：每次并发100个 -n 10000 即： 共发送10000个请求

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# ngx_http_limit_conn_module

# limit_conn_zone

ngx_http_limit_conn_module 可以对于一些服务器流量异常、负载过大，甚至是大流量的恶意攻击访问等，进行并发数的限制；该模块可以根据定义的键来限制每个键值的连接数，只有那些正在被处理的请求（这些请求的头信息已被完全读入）所在的连接才会被计数。

 limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;

limit_conn_zone只能够在http块中使用
limit_conn_zone：用来配置限流key及存放key对应信息的共享内存区域大小。此处的key是“$binary_remote_addr”，表示IP地址，也可以使用$server_name作为key来限制域名级别的最大连接数。
limit_conn_status：配置被限流后返回的状态码，默认返回503。 ·limit_conn_log_level：配置记录被限流后的日志级别，默认error级别。
客户端的IP地址作为键。

binary_remote_addr变量的长度是固定的4字节，存储状态在32位平台中占用32字节或64字节，在64位平台中占用64字节。

1M共享空间可以保存3.2万个32位的状态，1.6万个64位的状态。如果共享内存空间被耗尽，服务器将会对后续所有的请求返回 503 (Service Temporarily Unavailable) 错误。

# limit_conn

 server {
     location /get/ {
         # 指定每个给定键值的最大同时连接数，同一IP同一时间只允许有1个连接
         limit_conn addr 1;
     }
 }

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limit_conn：要配置存放key和计数器的共享内存区域和指定key的最大连接数。此处指定的最大连接数是1，表示Nginx最多同时并发处理1个连接。

# ngx_http_limit_req_module

limit_req是漏桶算法实现，用于对指定key对应的请求进行限流。可以限制来自单个IP地址的请求处理频率。限制的方法如同漏斗，每秒固定处理请求数，推迟过多请求。

# 限制请求数，大小为10m, 平均处理的频率不能超过每秒1次
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;

server {

location /xxx/ {
	# 桶容量5，默认会被延迟处理，如果不希望延迟处理，可以使用nodelay参数
	limit_req zone=one burst=5 nodelay;
}

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limit_req_zone：配置限流key、存放key对应信息的共享内存区域大小、固定请求速率。此处指定的key是“$binary_remote_addr”，表示IP地址。固定请求速率使用rate参数配置，支持10r/s和60r/m，即每秒10个请求和每分钟60个请求。不过，最终都会转换为每秒的固定请求速率（10r/s为每100毫秒处理一个请求，60r/m为每1000毫秒处理一个请求）。
limit_req：配置限流区域、桶容量（突发容量，默认为0）、是否延迟模式（默认延迟）。

# lua-resty-limit-traffic

上面介绍的两个模块使用简单，对于复杂的场景很难实现，OpenResty提供了Lua限流模块lua-resty-limit-traffic，通过它可以按照更复杂的业务逻辑进行动态限流处理。

CentOS系统中安装openresty

sudo yum install yum-utils
sudo yum-config-manager --add-repo https://openresty.org/package/centos/openresty.repo
sudo yum install openresty

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openresty安装后默认目录在/usr/local/openresty/，nginx目录在/usr/local/openresty/nginx/

定义lua脚本access_by_lua_block.lua

local limit_conn = require "resty.limit.conn"
local limit_req = require "resty.limit.req"
local limit_traffic = require "resty.limit.traffic"
 # 300:固定平均速率 300r/s 200:桶容量
local lim1, err = limit_req.new("my_req_store", 300, 200)
assert(lim1, err)
local lim2, err = limit_req.new("my_req_store", 200, 100)
assert(lim2, err)
local lim3, err = limit_conn.new("my_conn_store", 1000, 1000, 0.5)
assert(lim3, err)

local limiters = {lim1, lim2, lim3}

local host = ngx.var.host
local client = ngx.var.binary_remote_addr
local keys = {host, client, client}

local states = {}
# 聚合限流器
local delay, err = limit_traffic.combine(limiters, keys, states)
if not delay then
    if err == "rejected" then
        return ngx.exit(503)
    end
    ngx.log(ngx.ERR, "failed to limit traffic: ", err)
    return ngx.exit(500)
end

if lim3:is_committed() then
    local ctx = ngx.ctx
    ctx.limit_conn = lim3
    ctx.limit_conn_key = keys[3]
end

print("sleeping ", delay, " sec, states: ",
    table.concat(states, ", "))

if delay >= 0.001 then
    ngx.sleep(delay)
end

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在 nginx.conf 的 server模块引入lua脚本：

   server{

        listen 8080;
        server_name  _;
        access_by_lua_file "/usr/local/openresty/nginx/lua/access_by_lua_block.lua";
        location /{
           proxy_pass  http://127.0.0.1:8083;
        }

   }

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# OpenResty + Lua + Redis 实现 IP 限流

在/usr/local/openresty/nginx/lua目录下新建脚本access_by_redis.lua

local function close_redis(red)
    if not red then
        return
    end
    -- 释放连接(连接池实现)，毫秒
    local pool_max_idle_time = 10000 
    -- 连接池大小
    local pool_size = 100 
    local ok, err = red:set_keepalive(pool_max_idle_time, pool_size)
    local log = ngx_log
    if not ok then
        log(ngx_ERR, "set redis keepalive error : ", err)
    end
end

-- 连接redis
local redis = require('resty.redis')
local red = redis.new()
red:set_timeout(1000)

local ip = "127.0.0.1"
local port = "6379" 
local ok, err = red:connect(ip,port)
if not ok then
    return close_redis(red)
end
#red:auth('123456')
red:select('0')

local clientIP = ngx.req.get_headers()["X-Real-IP"]
if clientIP == nil then
   clientIP = ngx.req.get_headers()["x_forwarded_for"]
end
if clientIP == nil then
   clientIP = ngx.var.remote_addr
end

local incrKey = "user:"..clientIP..":freq"
local blockKey = "user:"..clientIP..":block"

local is_block,err = red:get(blockKey) -- check if ip is blocked
if tonumber(is_block) == 1 then
    ngx.exit(403)
    close_redis(red)
end

local inc  = red:incr(incrKey)

if inc < 10 then
   inc = red:expire(incrKey,1)
end
-- 每秒10次以上访问即视为非法，会阻止1分钟的访问
if inc > 10 then
    --设置block 为 True 为1
    red:set(blockKey,1) 
    red:expire(blockKey,60)
end

close_redis(red)

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修改/usr/local/openresty/nginx/conf目录下nginx.conf

server{

    listen 8080;
    server_name  _;
    access_by_lua_file "/usr/local/openresty/nginx/lua/access_by_redis.lua";
    location /{
        proxy_pass  http://127.0.0.1:8083;
    }

}

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# OpenResty + Lua + Redis 实现防刷

-- access_by_lua_file '/opt/ops/lua/access_limit.lua'
local function close_redis(red)
    if not red then
        return
    end
    --释放连接(连接池实现)
    local pool_max_idle_time = 10000 --毫秒
    local pool_size = 100 --连接池大小
    local ok, err = red:set_keepalive(pool_max_idle_time, pool_size)
 
    if not ok then
        ngx_log(ngx_ERR, "set redis keepalive error : ", err)
    end
end
 
local redis = require "resty.redis"
local red = redis:new()
red:set_timeout(1000)
local ip = "redis-ip"
local port = redis-port
local ok, err = red:connect(ip,port)
if not ok then
    return close_redis(red)
end
 
local clientIP = ngx.req.get_headers()["X-Real-IP"]
if clientIP == nil then
   clientIP = ngx.req.get_headers()["x_forwarded_for"]
end
if clientIP == nil then
   clientIP = ngx.var.remote_addr
end
 
local incrKey = "user:"..clientIP..":freq"
local blockKey = "user:"..clientIP..":block"
 
local is_block,err = red:get(blockKey) -- check if ip is blocked
if tonumber(is_block) == 1 then
   ngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)
   return close_redis(red)
end
 
local res, err = red:incr(incrKey)
 
if res == 1 then
   res, err = red:expire(incrKey,1)
end
 
if res > 200 then
    res, err = red:set(blockKey,1)
    res, err = red:expire(blockKey,600)
end
 
close_redis(red)

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上次更新: 2024/03/11, 15:54:57

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