Part 1：暴力破解

早上開完站會，小李領了張新卡，要對登錄功能做升級改造，在原來只支持用戶名密碼登錄模式的基礎上，新增手機號和短信驗證碼登錄。

業務分析師薇薇早就準備好了故事卡，并且也考慮到這個功能的特殊性，除了平常的業務性驗收標準外，還專門添加了一些和安全有關的條目。這張故事卡看上去是這樣的：

故事卡-274

作為用戶，我可以通過手機號和短信驗證碼登錄，以便于我更方便的登錄。

安全驗收標準:

短信驗證碼有效期5分鐘

驗證碼為4位純數字

每個手機號60秒內只能發送一次短信驗證碼

小李看到故事卡中提到，驗證碼長度只有4位而且還是純數字，隱約覺得強度有些不夠，擔心萬一黑客來個多線程并發請求，或者拿一個集群來暴力登錄，有可能會趕在有效期內破解出合法的驗證碼。

小李把自己的擔心講給了業務分析師薇薇，并且建議把驗證碼長度增加到6位，或者在保持4位長度的情況下，改為數字和字母的組合，目的是增加驗證碼復雜性，提高暴力破解的門檻。

薇薇聽了這兩種選擇后直搖頭，說道：“我理解你的擔心，可是業務部門那邊的需求很明確，就是為了優化用戶登錄體驗，所以才決定做手機號和驗證碼登錄，如果把驗證碼弄的這么復雜，那用戶體驗也好不到哪里去，不符合這個故事卡的初衷啊。”

“對于用戶而言，4位數字驗證碼確實好記好填，可是對于黑客而言，就能很容易的完成暴力枚舉，理論上最多1萬次請求就能遍歷完所有的驗證碼，更何況黑客沒那么倒霉，要嘗試到第1萬次才猜對……”，小李說道。

為了滿足用戶體驗而在安全性上做出妥協，這種事情小李覺得自己無法說服自己，正準備掏出紙和筆跟薇薇做詳細解釋黑客攻擊手段的時候，團隊技術負責人老羅聽見了他們兩的討論，慢慢脫下帽子，摸了摸正在朝著“地中海”模式演進的烏黑的秀發，說道：“那啥，服務器在驗證登錄請求的時候，不管驗證碼匹配還是不匹配，存在Redis里的驗證碼只要被取出來就立即作廢，根本不給黑客暴力破解的機會。”

小李的團隊已經搭建好了Redis，用來存儲登錄過程中發給用戶的短信驗證碼，是一個手機號和驗證碼的鍵值對。

“對啊”，小李感覺眼前一亮，說道，“服務器在比對請求中的驗證碼和Redis中保存的這個用戶手機號所對應的驗證碼的時候，如果發現不匹配，那依然還是直接把Redis中的這個驗證碼作廢。這樣黑客發第二次登錄請求的時候，會因為Redis中找不到對應的記錄而登錄失敗。這樣既避免了暴力枚舉攻擊，同時也不再需要增加驗證碼的強度，導致用戶體驗的下降了。”

小李建議把剛才的討論結果寫到故事卡里，而薇薇提議能否不要立即作廢：“萬一用戶輸入驗證碼的時候手滑輸錯了，豈不是要等幾十秒的時間再重新發第二個驗證碼？”

“可以做到驗證碼3次輸入錯誤后就作廢嗎？”薇薇問到。

“可以的，這個不難”小李堅定的回答到。

“好，那我們加一條安全驗收標準吧”，薇薇邊說邊修改了故事卡，新增加了一條：

保存于服務器端的驗證碼，至多可被使用3次（無論和請求中的驗證碼是否匹配），隨后立即作廢，以防止暴力攻擊

“對了小李”，老羅喝了口咖啡，最近連續的加班讓老羅感覺很疲憊，只能靠喝咖啡強打精神。“60秒內只能發1次短信那條，別忘了前后端都要做檢查。”

“知道知道，前端做不做都無所謂，關鍵是在后端要做限制。”小李連連點頭。

“好，那就這么做，去忙吧”。老羅轉身坐下，正準備繼續剛才被打斷的工作，此時一個念頭快速在腦海里一閃而過，老羅在電腦上打開短信登錄的這張故事卡，從頭到尾又看了一次，最后目光停留在“短信驗證碼有效期5分鐘”這條驗收標準那里。

“短信每60秒發一次”，老羅心想：“但有效期是5分鐘，那第61秒的時候假如又請求發送一次驗證碼，這時第一次發送的驗證碼還沒過期，服務器端該怎么處理這個請求會比較穩妥呢？

顯然，第二個驗證碼直接覆蓋掉第一個會更加安全，也就是至始至終都只有一個處于有效狀態的驗證碼，但這會不會給用戶帶來困惑？畢竟偶爾還是有手機信號不好，等了1分鐘多鐘之后才收到第一個驗證碼的情況。

如果不替換而是追加驗證碼呢？最極端的情況是會出現一個手機號有5個有效驗證碼的情況，會增加黑客暴力破解的成功概率。不過因為一個驗證碼最多只能被使用3次，之后就被作廢了，所以實際上黑客暴力破解的難度依然很高。

總的來說，直接覆蓋的做法用戶體驗不佳但更安全，依然有效的做法用戶體驗更好但相對而言安全性略有降低。”

經過反復思考后，老羅最終選擇保留驗證碼5分鐘有效期的設置。

Part 2：防不勝防

短信驗證碼登錄的功能上線后，運行狀態一直比較平穩，然而這種平靜的氛圍被一通電話打破了。

“喂，對，是我”，老羅桌上的電話響了，他忙著寫代碼，歪著脖子用肩膀和臉夾住話筒說道：“是客服部啊，有什么事我可以幫忙的？”

“是這樣，我們今天突然收到很多顧客打來的電話，抱怨說收不到短信驗證碼，登錄不了賬戶，他們基本都是新用戶，只有用手機注冊的賬號，沒有用戶名密碼，所以也不能用原先的用戶名密碼去登錄賬號。我們只好讓顧客再等會兒試試，可能是信號不好，但后來他們反饋說還是收不到我們的短信，而且只是收不到我們的短信，所以，你們那邊能幫忙看看是怎么回事嗎？”電話那邊一口氣講了一堆話。

“還有這種事，行，我知道了，我們馬上調查分析一下。”老羅剛掛斷電話，運維部的同事過來找到老羅，說短信配額今天消耗得很厲害，已經觸發了2次告警了，運維同事做了一下簡單的分析，發現早上10點和下午2點左右有兩批次大量發送登錄短信驗證碼的請求，但又沒有觀察到對應的后續登錄請求，判斷可能是被黑客攻擊了，于是臨時性的屏蔽了攻擊來源IP地址的訪問。

“來找你就是想和開發團隊共同調查下這個問題，看接下來怎么處理會比較好。”運維部的同事說道。

老羅覺得這個事和剛剛接到的客服部門說的是同一件事，便把剛才電話里聽到的信息和運維同事講了一遍。

“這更能證實是黑客攻擊了，而且看來他們的目標應該不是暴力登錄，而是故意消耗短信發送配額，一旦配額被用完，用戶就無法正常登錄，也算是某種程度上的拒絕式服務攻擊了。” 運維部的同事說完看向老羅。

老羅若有所思的說道：“沒想到他們還能這么玩兒。我們目前只限制了一個手機號60秒內發一次驗證碼，卻沒有應對大量不同手機號的情況。”

“那現在怎么處理比較好呢？雖然臨時禁用了攻擊者的IP，但我們擔心會誤傷真實用戶，而且黑客也可能會變換IP來繼續進行攻擊。”運維同事繼續問道。

“有辦法，在發短信驗證碼之前先要求輸入圖形驗證碼。”

“嗯，有道理，你們什么時候能做好上線？”

“我現在就加”，老羅還沒說完就已經開始寫代碼了：“一會兒弄完緊急上線。”

“行，我回去安排一下，咱們運維部全力配合。”

“看來之前那張故事卡里的安全驗收標準還差了一條”，老羅自然自語道：“如果加上一條圖形驗證碼的要求恐怕就不會出這個事兒了。”

發送短信驗證碼之前，先驗證圖形驗證碼是否正確

Part 3：權衡

“喂喂喂，這搞的什么鬼？”用戶體驗設計師Jenny抓住路過的老羅說：“我不過就是休了兩天假，回來之后怎么發現登錄這里多了個圖形驗證碼出來？”

老羅向Jenny解釋了這個圖形驗證碼的由來，是出于安全的考慮才增加的。

“我知道安全很重要，可是這圖形驗證碼太傷害用戶體驗了，現在顧客登錄過程中就要再多做一次輸入，如果填錯了還得重新再來一次，而且這圖形驗證碼的風格和我們的App風格明顯不匹配，另外，這圖形驗證碼是不是也太扭曲了，我都看錯好幾回了……。”Jenny顯然并不認同這個方案。

“風格我們可以修改，這不是還有你嘛。”老羅為難的說到：“難度高是因為現在的圖像識別技術突飛猛進，簡單圖片驗證碼很容易被破解。”

“莫非就沒有別的解決辦法了嗎？”Jenny繼續問道。

“其實也有，就看公司舍不舍得花這筆錢了。”老羅接著說：“登錄界面可以動態決定是否要求輸入圖形驗證碼，對于正常用戶可以讓他們無需輸入圖形驗證碼，對于黑客或者疑似黑客的人，就要求他們輸入。”

“這聽上去很好啊，另外，這和舍不舍得花錢有什么關系？”Jenny不太明白。

“要動態決定是否要求輸入圖形驗證碼這件事兒，其實就是判斷當前用我們App的人是真實的顧客還是黑客。我們自己沒這個判斷能力，不過有提供這種服務的第三方API，只是他們都不是免費的，得花錢買。”老羅向Jenny解釋到。

阿某云和騰某云等等都提供這類服務，其主要原理是，服務器在處理登錄請求的時候，先盡可能多的收集該請求的上下文信息，例如登錄請求的來源IP地址，時間，手機號，User-Agent等等數據，并且把這些數據傳遞給第三方API，由他們進行一次分析判斷，并把結果返回給服務器，告訴服務器當前請求者是可信用戶還是可疑用戶。最終是否允許登錄成功的決定權還是在服務器這邊，只是借助了第三方API提供的分析結果來做判斷而已。

“我不懂技術，不過好像也聽懂了的樣子。”Jenny笑著說道。

“用第三方API做登錄判斷這事兒我拍不了板，得找領導批準，說不定還得走采購流程。”但老羅覺得這條路的方向是對的。

“走，我們去問問領導的意見，我實在受不了現在這個圖形驗證碼。”Jenny拉著老羅徑直朝著總經理辦公室走去。

尾聲

最終，老羅他們團隊用上了某云的第三方API做登錄防護，去掉了令Jenny抓狂的圖形驗證碼。經過和業務部門的商量，驗證碼有效期最后縮短到了2分鐘。

在這期間還出現了兩個小插曲。運維部門的同事偶然間發現，應用程序日志文件里居然保存了所有用戶的短信驗證碼，這是小李當初做調試的時候加上去的，后來忘記關掉了。好在并沒有造成泄露，后來團隊修復了這個問題。

另一個小插曲是，團隊做了微服務架構改造，把發送短信的功能拆分出來做成了一個獨立微服務，但卻沒有給這個新的接口設置好訪問控制權限，以至于任何人在無需登錄的情況下，只要向這個接口發起請求就能成功發送一條短信給任意手機，短信內容還可以自定義。這個問題在安全團隊做滲透測試的時候發現的，嚇得老羅渾身冒冷汗。所幸發現及時，做了緊急修復，并沒有造成安全事故。

薇薇后來把短信登錄的故事卡作為案例保存了起來，把安全驗收標準又重新做了一次梳理，所以最終的故事卡是這樣的：

故事卡-274

作為用戶，我可以通過手機號和短信驗證碼登錄，以便于我更方便的登錄。

安全驗收標準:

短信驗證碼有效期2分鐘

驗證碼為6位純數字

每個手機號60秒內只能發送一次短信驗證碼，且這一規則的校驗必須在服務器端執行

同一個手機號在同一時間內可以有多個有效的短信驗證碼

保存于服務器端的驗證碼，至多可被使用3次（無論和請求中的驗證碼是否匹配），隨后立即作廢，以防止暴力攻擊

短信驗證碼不可直接記錄到日志文件

發送短信驗證碼之前，先驗證圖形驗證碼是否正確（可選）

集成第三方API做登錄保護（可選）

沒成想，一個短信登錄API背后，還能牽扯出這么多事兒來。

當前名稱：不就是個短信登錄API嘛，有這么復雜嗎？
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