应用程序接口（API）安全的入门指南

发布时间：2025-11-04 00:13:55 来源：云智核 作者：IT科技

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作者丨Artem Arzamas

译者丨陈峻

策划丨孙淑娟

【.com快译】本文简单回顾了 API 的应用发展历史，其基本概念、程序功能、接口相关协议、入门以及使用场景，指南重点讨论了与之相关的应用不同安全要素、威胁、程序认证方法、接口以及十二项优秀实践。入门

根据有记录的指南历史，随着 Salesforce 的应用销售自动化解决方案的推出，首个 Web API 在 1990 年底出现了。程序在那个时候，接口它是入门一种每个人都可以访问到的开放资源。Salesforce 的指南自动化工具由 XML 驱动。而用于交换该工具信息的数据格式，后来被公认为 SOAP API 标准。它拥有与允许或禁止各种请求相关联的消息格式规范、以及特定于代码的规则。也就是说，大多数开发人员除了需要针对 API 的开发和创建进行必要的IT技术网 SOAP 处理，也需要手动将 XML 文档与 RPC 协同使用。之后，开发人员还需要解释 API 的端点，并将 SOAP 套件发布到该端点处。这不仅是 API 的诞生，也算是 SaaS 概念的开始。

而塑造现代 API 的关键事件，离不开 Flicker 和 Facebook API 的推出。Flicker 开发了一个通过云端存储数字图像的平台，该平台通过开发 API，支持横跨不同平台的图像共享，并集成了各种照片共享设施的新型服务。

到了 2008 年，API 进化成为可以独立操作，并能够处理大量互连的信息。Twilio 通过推出一个 API，可方便用户连接电话、短信等整个产品所需各个部分。

什么是 API?

对于初学者来说，API 是源码下载指为两个不同的应用之间实现流畅通信，而设计的应用程序编程接口。它通常被称为应用程序的“中间人”。由于我们需要保护用户的持有数据、以及应用本身的完整性，因此 API 的安全性是一种“刚需”。

而对于开发人员而言，API 是一个非常好的工具。它可以在微服务和容器之间交换信息，并实现快节奏的通信交流。正如集成和互连对于应用开发的重要性那样，API 在某种程度上，驱动并增强了应用程序的设计。

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API 风靡互联网

在互联网的早期，API 作为专有协议，在网络中往往被用于受限的区域、目的或组织，让不同网络架构的服务器租用通信与计算成为可能。当 Web 2.0 出现后，基于 Web 的工具广泛涌现，人们开始使用 REST (REpresentational State Transfer Framework)这一社区开发规范，来构建实际应用的 API 接口，例如我们常见的 OpenAPI。

在如今的 Web 3.0 时代，API 在 IoT 和 AI 驱动的设备之间的通信中，发挥着至关重要的作用。API 的常规请求 - 响应范式也转变成为了事件驱动的方式。

API 用例

API 作为方便信息交换的基本元素，被广泛用于 Web 应用程序的开发领域。目前，业界最常使用且最为重要的 API 用例，有如下类型：

单页应用程序(SPA)

REST API 不但可以加速单页应用程序的开发，而且能够协助应用将所有内容放在一张页面上，以提供完整的用户体验。在应用的开发过程中，程序员可以使用预定义的 CSS、JavaScript 和 HTML 文件，来启动 Web 服务器间的通信。注意，REST 框架通常被用于服务器端的通信，以及针对特定类型框架的客户端信息交换。

常被用于 SPA 开发的 REST API 框架包括：NancyFx、Express.js 和 ASP.Net WebAPI。作为无状态的框架，REST API 不会受到客户端为每个请求去调用一到多个服务器的困扰。因此使用 REST API 进行 SPA 开发，能够提高应用的可扩展性。显然，这不但减轻了开发者为扩展应用程序而付出的成本，并且消除了应用对于访问特定资源的需求。

在 SPA 开发中，除了 REST API 文档之外，没有其他元素会被绑定到客户端和服务器上。因此，这种独立性促进了应用在开发、测试和部署环节的灵活性。而这恰恰是动态网页框架所无法达到的。

公共 API、企业级的 B2B

长期以来，电话、传真和电子邮件一直是 B2B 运营的主要通信手段。然而，为了满足基于物联网的信息交换的需求，RESTful API 可以在自动化的企业级 B2B 通信方面，发挥关键性的作用。

从客户的角度来看，发布公共 API 会使得企业能够创建面向消费者的应用程序，并且最大化与外界的通信交流效果。同时，由于公共 API 允许 B2B 客户端扩展各种基于用户的行为，因此它使得业务流程得以充分解耦，并在不增加成本负担的前提下，增强了基于机器(machine-based)的互操作性。

私有 API 与内部 API 服务

使用私有 API，B2B 客户可以缩短面市的时间，并在加速启用新的应用和工具的同时，不会对现有工作流程造成瓶颈。在管理内部工作流时，私有 API 可以为企业找出需要重组和现代化改造的可组合(composable)领域。而作为一个创造性的过程，可组合的业务模型可以将复杂的功能分解为，易于处理的微型部分。私有 API 通过支持内部各个级别的高效通信，促进了资源的战略性使用。

由于内部 API 提供了针对各种可能导致操作性故障，以及提高系统部件响应时间的详细信息，因此它使得商业智能分析的结果更加精准。而且在使用私有 API 后，应用的协作和信息交换能力也会变得更加快速且安全。

服务网格

作为基础设施层的组件，服务网格具有高度的可配置性和低延迟性。通常，它被用于在网络结构中，处理大规模的内部通信。通过合理地使用网格，开发者可以保证各种与容器化和临时应用相关的快速、安全且可靠的信息交换。

API 可以被用于服务网格中的信息交换。不过当网格的数据平面与通过系统的每个数据包或请求进行联系时，情况会变得复杂许多。因此，使用通用数据平面(Universal Data Plane)和 xDS 等 API 可以简化此类工作。它们可以检查系统的健康状况，监控其性能、路由各种传入或传出请求、以负载共享的方式平衡系统流量，以及通过服务发现的方式，来发现与用户授权相关的误操作。

移动后端

作为一种新兴的服务交付模型，移动后端通常被用于移动优化方案的开发中。被称为移动后端即服务(Mobile Backend as a Service，MBaaS)的开发模型，充分给予了开发人员维护服务器和服务器相关工具的自由，其中包括：用户管理、推送通知和社交登录插件等组件。

MBaaS 的各个资源会使用灵活的 SDK，去连接 API 的端点。例如，MBaaS 会使用 Flutter、Unity、Iconic 和 React Native 等技术，为 Android 和 iOS 操作系统开发前端应用。同时，MBaaS 平台的各种 API 能够为开发人员在工作流管理、通知更新和任务规划等方面带来自动化。

此外，这些 API 可以生成一个应用层，以实现在各种系统和所使用的服务之间，进行无缝的信息交换。开发人员也可以为新添加的用户集群，设计各种基于需求的服务。

物联网(IoT)

由于物联网设备需要连接到客户端、或其他网络用户的设备上，以完成信息的交换，因此在使用 API 时，往往难免暴露交换信息。为此，开发人员需要创建足够安全的、基于上下文的应用，而不可直接使用 UI 与外部进行交互。

REST API 是目前用于物联网设备真实场景的、最普遍的 API，它通过互联网协议来进行信息交换。此外，REST API 也允许开发人员实施身份验证和授权策略。

不同人眼中的 API

API 的多样性往往会被用于不同的应用场景中，而不同角色的开发者，对于 API 有着不同的认识。

后端开发：

DevOps：

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API 的工作原理流程图

安全：

API 安全的重要性

如前所述，API 与 API 安全是相辅相成的。那些安全性较差的 API，往往容易暴露，且受黑客的攻击。而由于 API 主要用于交换信息、连接服务和传输数据，因此一旦出现数据泄露，就会给企业带来重大的损失。

API 的各种认证方法

在授予用户访问权限之前，我们有必要验证那些查看或编辑 API 资源的用户的真实身份，以防止 API 被不恰当地使用。

1、基于主机的认证

该过程通过验证主机或服务器，以保证只有经过验证的用户，才能访问到部署在服务器上的资源。我们并不需要任何密钥、或其他方式，来启动该过程。但是，服务器应该有能力通过实时验证登录密钥，以控制 DNS 欺骗、路由欺骗、以及 IP 欺骗等事件。

在流程和实现方式上，基于主机的认证与 RSA 非常相似。默认情况下，我们可以不必设置任何参数。基于主机的用户验证，可以由管理员通过为本地主机创建私钥、或提取用于本地主机的公钥来完成。

2、基本认证

这是最直接的 API 身份确认方案之一。由于客户端发送带有预构建标头的 HTTP 请求，因此，该方法使用 HTTP 协议和进程，来请求和验证用户名和密码等凭据。此类检查往往是在浏览器驱动的环境中完成的。

由于能够得到绝大多数浏览器和服务器的支持，因此此类身份认证所使用到的凭据详细信息，可以明文形式在网络上共享，或仅使用 base64 进行编码。它不但能够在各种代理服务器上运行，而且能够将访问权限授予那些并未托管在 IIS 服务器上的资源。由于缺少加密的保护，因此它很容易受到重放等方式的攻击。

3、OAuth

作为一种可定制的开放式 API 身份验证技术，OAuth 可以通过验证用户身份和定义授权标准，实现应用与服务器、及存储类 API 的交互。

当有人登录系统时，它会通过请求令牌的方式，去验证用户身份。为此，个人或请求的创建者必须将访问资源的请求，转发到身份验证服务器上。服务器进而会根据验证的结果，对请求予以接受或拒绝。

相比其他流程，OAuth 更为安全，因此它成为了许多用户的首选。OAuth 的三个关键要素包括 OAuth 提供者(如 Google 和 Facebook)、OAuth 客户端(指承载信息的网站 / 页面)、以及所有者(指提出访问请求的用户)。

4、OAuth 2.0

作为 OAuth 的更新版本，OAuth 2.0 是一种被广泛使用的 API 访问管理协议。其功能包括通过使用 HTTP 服务，来启动客户端应用，进而限制 API 客户端的访问。GitHub 和 Facebook 都在其关键性 HTTP 服务的身份验证代码中，使用到了该协议，进而免去了用户凭据。

OAuth 2.0 的三个关键要素分别是：拥有数据的用户、应用程序和 API 本身。在身份验证的过程中，该方法可以很容易地解析到使用不同资源的用户数据。它可以根据验证目的，被部署到基于 Web、移动及桌面的应用程序与设备中。

5、SAML

安全断言标记语言(Security Assertion Markup Language，SAML)，是使用单点登录技术进行身份验证的标准化 API 流程。它会根据用户提供的详细信息来进行验证。只有完成验证，用户才会被授予针对各种应用程序或资源的访问权限。目前，SAML 2.0 是被普遍使用的版本。它与 ID 非常类似，可以协助完成对于用户身份的评估。

API 安全意味着什么?

API 安全不仅专注于保护那些直接或间接暴露给用户的 API，还涉及到节流、速率限制等网络安全原则，基于身份的安全分析，以及如下关键性的安全控制概念：

访问控制

限速

OAuth 授权与资源服务器

速率限制、配额

各种访问规则的定义和执行

峰值保护

统一管理和执行

内容验证

监控和而分析

输入/输出内容验证

基于人工智能的异常检测

机构与模式规则

各种API调用的顺序检查

基于签名的威胁检测

地理栅栏和速度检查

API 协议

API 可以根据不同的需求，以多种形式和样式被使用。而不同的使用方式也决定了 API 实施的安全性。

SOAP

简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol，SOAP)是一种基于 XML 的消息传递与通信协议。该协议可以扩展 HTTP，并为 Web 服务提供数据传输。使用该协议，我们可以轻松地交换包含着所有内容的文件、或远程调用过程。与诸如 CORB、DCOM 和 Java RMI 等其他框架的不同之处在于，SOAP 的整个消息都是被写在 XML 中的，因此它能够独立于各种语言。

REST

作为基于 HTTP 协议的 Web 标准架构，REST 针对每个待处理的 HTTP 请求，可以使用四种动词：GET、POST、PUT 和 DELETE。对于开发人员来说，RESTful 架构是理解 API 功能和行为的最简单工具之一。它不但能够使得 API 架构易于维护和扩展，而且方便了内、外部开发人员去访问 API。

gRPC

作为一个开源的高性能框架，gRPC 改进了老式的远程过程调用(Remote Procedure Call，RPC)协议。它使用 HTTP/2 这种二进制帧传输协议，简化了客户端和后端服务之间的通信和消息传递过程。

完全轻量级的 gRPC，要比 JSON 快 8 倍以上。它可以通过开源技术协议调用缓冲区，并对结构化的消息采用了一种与平台无关的序列化格式。在 API 的使用中，开发人员可以通过 gRPC，找出应该调用和评估参数值的各个过程。

Webhook

Webhook 能够将自动生成的消息，从一个应用程序发送到另一个应用程序。换句话说，它可以在两个应用之间实时建立、发送、提取更新的通信。

由于 Webhooks 可以包含关键信息，并将其传输到第三方服务器，因此我们可以通过在 Webhooks 中执行基本的 HTTP 身份验证、或是 TLS 身份验证，来保证 API 的相关安全实践。

WebSocket

WebSocket 是一种双向通信协议，可以在客户端和服务器之间提供成熟的双向通信通道，进而弥补了 HTTP 协议的局限性。

应用客户端可以使用 WebSocket 来创建 HTTP 连接请求，并发送给服务器。当初始化通信连接被建立之后，客户端和服务器都可以使用当前的 TCP/IP 连接，根据基本的消息框架协议，传输数据与信息。

XML-RPC

XML-RPC 可以通过标准化的通信过程，实现 WordPress 和其他系统之间的相互通信。它使用 HTTP 作为传输的手段，使用 XML 作为编码过程。其工作代码被存储在位于网站根目录的 xmlrpc.php 文件中。作为 WordPress 3.5 版的默认选项，XML-RPC 能够让移动应用与基于 Web 的 WordPress 安装过程，实现无缝的交互。

不过，对于每个访问请求而言，由于 xmlrpc.php 能够共享身份验证的详细信息，因此它增加了暴力攻击和 DDoS 攻击的几率。对此，我们在采用 XML-RPC 的 API 时，需要增加相关安全实践。

JSON-RPC

对于新手而言，JSON-RPC 是一种超轻型的 RPC 协议，可用来开发基于以太坊区块链的 API。它采用 JSON(RFC4627)作为基本的数据格式，具有解释和处理多个数据结构与规则的能力。该协议可以通过相同的套接字被反复使用。

MQTT

MQTT 是 OASIS 认可的消息协议，已被广泛地用在物联网设备和工具开发领域，实现了 HTTP 类型的信息交换。由于非常轻巧，因此它可以让开发人员能够一次性扩展到数百万台设备上。在 API 安全性方面，MQTT 不但能够协助实现消息加密，而且可以轻松地应用 TLS 和身份验证。

AMQP

作为一个开放的协议，高级消息队列协议(Advanced Message Queuing Protocol，AMQP)规定了消息提供者的行为过程，可以被应用到应用层上，创建互操作式的系统。由于是采用二进制实现的，因此该协议不但支持各种面向消息的中间件通信，而且可以确保消息的全面妥投。

XMPP

作为一整套免费的源技术，XMPP 可用于开发多方协作、即时消息、多方聊天、视频通话、以及轻量级中间件等领域。它的四个关键性组件包括：PHP、MySQL、Apache 和 Perl。

CoAP

作为一种由 RFC 7252 定义的 IETF 标准，CoAP 可以被当作标准化的 API 安全协议，来约束物联网设备上的应用。由于 CoAP 可以支持通过 LPWAN 进行通信，因此它是保护简单微控制器节点的最佳选择。CoAP 工作在 TCP/IP 层，并采用 UDP 作为基本的传输协议。

云、本地和混合部署中的 API 安全

云服务、集成平台和 API 网关等技术领域的发展，使得 API 提供商们能够以多种方式来保护 API。可以说，针对构建 API 所选择的技术栈类型，会对保护 API 产生直接的影响。例如，一个大型组织可能会使用多个带有自研 API 的应用程序。而在他们合并各种应用的过程中，可能会造成各种 API 孤岛的出现。这些孤岛往往就是安全隐患的所在。

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在异构生态系统中，跨 API 孤岛的特定 API 安全基础架构，可以被配置为 sidecar、sideband 代理，嵌入到云端与本地的部署之间。由于具有高度可移植性，因此此类安全配置可以方便任何面向未来的技术，轻松地传输或提取 API。

API 安全层

API 安全层应该是多层次的结构。各个层面各司其职，最大程度地提供安全保护。

API 发现

API 安全的第一层是 API 发现，毕竟如果不知道目标与威胁，何谈如何实施保护。如前所述，API 孤岛是阻碍安全人员发现 API 的首要问题。由于缺少 API 的可见性，它将直接妨碍 API 访问权限的管理。

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影子 API 是 API 可见性的第二大障碍。当 API 作为应用的一部分被开发时，往往只有开发小组成员对其了如指掌，而安全人员对此类“影子 API”的实施细节不得而知。

第三大障碍便是 API 版本控制。在软件应用的生命周期中，其 API 通常需要不断地进行迭代。可是新版本的 API 往往不能立刻且全面地替换掉旧的版本。由于用户端的应用版本不尽相同，因此旧版本的 API 需要根据向后兼容的需求，继续运行一段时间。然后呢?它们会逐渐离开开发团队的视野，甚至被遗忘。这一切都是悄然发生的。

因此，API 发现实际上是 API 提供者和攻击之间的竞赛。如果提供者能够在攻击者之前发现上述类型的 API，那么他们便可以从 API 网关、负载平衡器、以及直接内联的网络流量中提取 API 的流量元数据，并通过专门的引擎，生产有效的 API 列表报告，以便与 API 管理层上的可用 API 目录进行比较。

API 安全的 OWASP 十大安全威胁

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API1:2019 对象级别授权的缺陷

通常，API 端点通过发现处理对象的标识符，来获取访问控制层面的攻击。我们需要针对由客户端提供的信息，进行逐条检查。

API2:2019 用户认证的缺陷

攻击者往往会利用获取到的令牌、或验证系统的执行缺陷，来冒充合法用户，并执行非法操作。

API3:2019 过度的数据暴露

攻击者可以通过 API 的调用，合法获取的数据，推断出某些条目的相关属性，进而筛选出各种实用的信息。

API4:2019 资源不足和限流

通常，API 不会对被调用的数据进行流量或数量上的限制。而这就给攻击者留下了发起拒绝服务(DoS)等抢占资源类攻击的机会。

API5:2019 功能级授权的缺陷

有些 API 在复杂的访问控制策略上并不完备，甚至带有授权上的缺陷。这会导致攻击者可以通过函数调用，获得其他用户能够调用的资源。

API6:2019 批量分配

为了提高效率，以 JSON 方式为用户提供信息的模型，往往会提供批量分配(Mass Assignment)，而无需根据具体的许可名单，进行合法的属性筛选。据此，攻击者可以通过仔细阅读配套文档，来推测出对象的属性、查找到不同的 API 端点、或在请求负载中发掘额外的属性，进而对它们进行篡改。

API7:2019 安全配置的错误

安全配置的错误往往源于不完备的默认设计、随意的编排、开放的分布式存储、HTTP 标头的错配、宽松的跨域资产共享(Cross-Origin asset sharing，CORS)、以及包含着敏感数据的冗长错误消息提示等方面。

API8:2019 注入

攻击者的有害信息可能会骗过输入检查，在未经适当检验的情况下，利用 SQL 或 NoSQL 的缺陷，执行恶意命令或获取信息。

API9:2019 资产管理不当

API 通常能够发现比常规 Web 应用更多的端点，这使得适当地更新配套文档就显得格外重要了。对此，我们应当持续完善 API 的相关表格，及时发现那些未被记入的端点。

API10:2019 日志和监控不足

缺乏日志记录和检查，加上事件响应能力不足，都会给 API 调用带来被攻击的威胁。

渗透测试

开发人员可以考虑使用 Postman 代理的预构建的 API 测试数据，直接与 API 进行通信。通过快速且反复地开展针对 API 的渗透测试，我们可以在降低测试成本的基础上，获取详细的报告。

由于渗透测试需要对目标 API、乃至整个系统都非常熟练，因此我们最好聘请熟练的安全团队、或使用开源的工具，去模拟针对 API 的攻击。通过定期且持续的渗透测试，开发人员将能够及时找到符合 API 保护级别的补救措施。

12 项 API 安全的优秀实践

由上述讨论可知，API 的安全性对于以数据为中心的应用开发来说，是至关重要的。下面让我们来讨论针对 API 的不同类型与阶段的安全优秀实践。

1、使用加密

为了防范破解类的攻击，我们需要对那些被用在内、外部通信的 API，使用 TLS 加密协议，并部署端到端的加密。

2、API 认证

如前文所述，身份验证可以确保 API 不会被陌生人所直接使用。同时，通过 API 密钥或访问认证，我们可以踪调 API 资源的调用。当然，此类安全措施也会增加系统的实施难度。

3、充分利用 OAuth 和 OpenID Connect

OAuth 和 OpenID Connect 的结合能够为 API 的身份验证和 / 或授权，承担全部的责任。例如，在授权过程中，API 的消费者和提供者均不直接进行授权操作，而是让 OAuth 作为委托协议，为 API 添加一个基本的保护层，并在此基础上让 OpenID Connect 标准作为额外的身份层，使用 ID 令牌去扩展 OAuth2.0。

4、安全专家

面对多种 API 安全实践，您也许会犯“选择困难症”。此时，经验丰富的安全专家可以指导您使用合适的防病毒系统、以及 ICAP(Internet Content Adaptation Protocol)服务器，来构建稳固的 API 安全态势。

5、持续监控、审计和日志记录

常言道，预防胜过弥补。我们可以在 API 设计之初，就设置好待监控与记录的指标;而在应用服务的使用过程中，通过适当的仪表板去跟踪 API 的交互，并及时审查相关记录与错误信息。同时，在后续的调试与版本更新环节，请不要忘记让所有的 API 都得以同步。

6、仅共享有限的信息

记住，您通过 API 共享出去的信息越少，API 自身的安全性风险就越小。同时，您也应当确保在错误消息中，披露的信息尽可能地少。

此外，使用 IP 地址的白名单与黑名单，是限制 API 资源访问的好方法。它可以保证只有已授权人员或应用，才能有限地访问 API 资源，并保持接口上关键信息的隐藏性。

7、限流和配额保护

请根据后端系统、实际带宽、以及服务器的运能，合理地限制有限数量的消息，去访问某些 API，进而能够有效地防范 DDoS 攻击的威胁。

8、有效的数据

服务器应当对接受到的所有内容，进行两次检查与验证。任何新增的内容、庞大的数据集、以及由消费端共享来的信息，都应当经过验证。目前，JSON 和 XML 验证是两种被用于检查参数安全性的最广泛工具。同时，它们也可以控制 SQL 注入、以及 XML 炸弹等事件。

9、强大的基础设施

通过实施最新的安全网络技术、新型服务器与负载平衡软件，我们可以在基础设施的层面上保持 API 的安全性，使之能够抵御大数据量的泄露攻击。

10、关注 OWASP Top10

通过上文分析，您不难看出，OWASP 罗列和诠释出的十大 API 漏洞威胁，是一些最常见的攻击影响方式。它们不但对于 Web 页面，对于 API 的各种漏洞也具有极强的危害性。因此，我们需要事先做好代码级的防范工作。

11、使用 API 防火墙

为 API 构建防火墙可以起到两方面的好处：

12、部署 API 网关

无论是供内网使用，还是供外网调用，API 所处的环境往往既复杂又危险。因此，为了减轻管理 API 的压力，我们可以通过部署 API 网关，对 API 的相关流量进行全面的控制、监控和保护。

译者介绍

陈 峻 (Julian Chen)， 社区编辑，具有十多年的 IT 项目实施经验，善于对内外部资源与风险实施管控，专注传播网络与信息安全知识与经验;持续以博文、专题和译文等形式，分享前沿技术与新知;经常以线上、线下等方式，开展信息安全类培训与授课。

原文链接：https://dzone.com/articles/api-security-beginners-guide

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