使用摘要签名认证方式调用API

API网关提供前端签名及验签能力，前端签名及验签主要两点用途：

• 验证客户端请求的合法性，确认请求中携带授权后的AK生成的签名；

• 防止请求数据在网络传输过程中被篡改。

API的拥有者可以在API网关控制台的应用管理页面生成APP，每个APP会携带一对签名密钥（APP Key和APP Secret）,API拥有者将API授权给指定的APP（APP可以是API拥有者颁发或者API调用者所有）后，API调用者就可以用APP的签名密钥来调用相关的API了。

客户端调用 API 时，需要使用已授权签名密钥对请求内容的关键数据进行加密签名计算，并且将APP Key和加密后生成的字符串放在请求的 Header 传输给API网关，API网关会读取请求中的APP Key的头信息，并且根据APP Key的值查询到对应的APP Secret的值，使用APP Secret对收到的请求中的关键数据进行签名计算，并且使用自己的生成的签名和客户端传上来的签名进行比对，来验证签名的正确性。只有签名验证通过的请求才会发送给后端服务，否则API网关会认为该请求为非法请求，直接返回错误应答。

API网关只会验证安全认证类型为“阿里云APP”类型的API请求的签名，其他安全类型的API请求不会验证签名。

3.1签名生成流程和认证流程概述

3.1.1 前置条件

API的调用方需要在调用API之前获取到已经授权给对应API的签名密钥对：

• APP Key

• APP Secret

被调用的API的安全认证类型为“阿里云APP”。

3.1.2 客户端生成签名

客户端生成签名一共分三步处理：

1. 从原始请求中提取关键数据，得到一个用来签名的签名串；

2. 使用加密算法加APP Secret对关键数据签名串进行加密处理，得到签名；

3. 将签名所相关的所有头加入到原始HTTP请求中，得到最终HTTP请求。

3.1.3 服务器端验证签名

服务器验证客户端签名一共分四步处理：

1. 从接收到的请求中提取关键数据，得到一个用来签名的签名串；

2. 从接收到的请求中读取APP Key，通过APP Key查询到对应的APP Secret；

3. 使用加密算法和APP Secret对关键数据签名串进行加密处理，得到签名；

4. 从接收到的请求中读取客户端签名，对比服务器端签名和客户端签名的一致性。

3.2 生成与传递签名

3.2.1 提取签名串

客户端需要从HTTP请求中提取出关键数据，组合成一个签名串，生成的签名串的格式如下：

HTTPMethod
Accept
Content-MD5
Content-Type
Date
Headers
PathAndParameters

以上7个字段构成整个签名串，字段之间使用\n间隔，如果Headers为空，则不需要加\n，其他字段如果为空都需要保留\n。签名大小写敏感。下面介绍下每个字段的提取规则：

• HTTPMethod：HTTP的方法，全部大写，比如POST

• Accept：请求中的Accept头的值，可为空。建议显式设置 Accept Header。当 Accept 为空时，部分 HTTP 客户端会给 Accept 设置默认值为 */*，导致签名校验失败。

• Content-MD5：请求中的Content-MD5头的值，可为空。只有在请求存在Body且Body为非Form形式时才计算Content-MD5头，下面是Java的Content-MD5值的参考计算方式：

String content-MD5 = Base64.encodeBase64(MD5(bodyStream.getbytes("UTF-8")));

• Content-Type：请求中的Content-Type头的值，可为空

• Date：请求中的Date头的值，可为空

• Headers：用户可以选取指定的header参与签名，关于header的签名串拼接方式有以下规则：

  • 参与签名计算的Header的Key按照字典排序后使用如下方式拼接

  HeaderKey1 + ":" + HeaderValue1 + "\n" +
  HeaderKey2 + ":" + HeaderValue2 + "\n" +
  ...
  HeaderKeyN + ":" + HeaderValueN + "\n"

  • 某个Header的Value为空，则使用HeaderKey+":"+"\n"参与签名，需要保留Key和英文冒号。

  • 所有参与签名的Header的Key的集合使用英文逗号分割放到Key为X-Ca-Signature-Headers的Header中；

  • 以下Header不参与Header签名计算：X-Ca-Signature、X-Ca-Signature-Headers、Accept、Content-MD5、Content-Type、Date。

• PathAndParameters这个字段包含Path，Query和Form中的所有参数，具体组织形式如下：

  Path + "?" + Key1 + "=" + Value1 + "&" + Key2 + "=" + Value2 + ... "&" + KeyN + "=" + ValueN

  • Query和Form参数对的Key按照字典排序后使用上面的方式拼接；

  • Query和Form参数为空时，则直接使用Path，不需要添加？；

  • 参数的Value为空时只保留Key参与签名，等号不需要再加入签名；

  • Query和Form存在数组参数时（key相同，value不同的参数） ，取第一个Value参与签名计算。

下面我们看一个例子，这里有一个普通的HTTP请求：

POST /http2test/test?param1=test HTTP/1.1
host:api.aliyun.com
accept:application/json; charset=utf-8
ca_version:1
content-type:application/x-www-form-urlencoded; charset=utf-8
x-ca-timestamp:1525872629832
date:Wed, 09 May 2018 13:30:29 GMT+00:00
user-agent:ALIYUN-ANDROID-DEMO
x-ca-nonce:c9f15cbf-f4ac-4a6c-b54d-f51abf4b5b44
content-length:33
username=xiaoming&password=123456789

生成的正确签名串为：

POST
application/json; charset=utf-8
application/x-www-form-urlencoded; charset=utf-8
Wed, 09 May 2018 13:30:29 GMT+00:00
x-ca-key:203753385
x-ca-nonce:c9f15cbf-f4ac-4a6c-b54d-f51abf4b5b44
x-ca-signature-method:HmacSHA256
x-ca-timestamp:1525872629832
/http2test/test?param1=test&password=123456789&username=xiaoming

3.2.2 计算签名

客户端从HTTP请求中提取出关键数据组装成签名串后，需要对签名串进行加密及编码处理，形成最终的签名，目前API网关支持以下两种加密算法：

• HmacSHA256

• HmacSHA1

具体的加密形式如下，其中stringToSign是提取出来的签名串，secret是APP Secret：

Mac hmacSha256 = Mac.getInstance("HmacSHA256");
byte[] appSecretBytes = appSecret.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
hmacSha256.init(new SecretKeySpec(appSecretBytes, 0, appSecretBytes.length, "HmacSHA256"));
byte[] md5Result = hmacSha256.doFinal(stringToSign.getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
String signature = Base64.encodeBase64String(md5Result);

Mac hmacSha1 = Mac.getInstance("HmacSHA1");
byte[] appSecretBytes = appSecret.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
hmacSha1.init(new SecretKeySpec(appSecretBytes, 0, appSecretBytes.length, "HmacSHA1"));
byte[] md5Result = hmacSha1.doFinal(stringToSign.getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
String signature = Base64.encodeBase64String(md5Result);

抽象一下就是将串（StringToSign）使用UTF-8解码后得到Byte数组，然后使用加密算法对Byte数组进行加密，然后使用Base64算法进行编码，形成最终的签名。

3.2.3 传输签名

客户端需要将以下四个Header放在HTTP请求中传输给API网关，进行签名校验：

• x-ca-key：取值APP Key，必选；

• x-ca-signature-method：签名算法，取值HmacSHA256或者HmacSHA1，可选，默认值为HmacSHA256；

• X-Ca-Signature-Headers：所有签名头的Key的集合，使用英文逗号分隔，可选；

• X-Ca-Signature：签名，必选；

下面是携带签名的整个HTTP请求的示例：

POST /http2test/test?param1=test HTTP/1.1
host:api.aliyun.com
accept:application/json; charset=utf-8
ca_version:1
content-type:application/x-www-form-urlencoded; charset=utf-8
x-ca-timestamp:1525872629832
date:Wed, 09 May 2018 13:30:29 GMT+00:00
user-agent:ALIYUN-ANDROID-DEMO
x-ca-nonce:c9f15cbf-f4ac-4a6c-b54d-f51abf4b5b44
x-ca-key:203753385
x-ca-signature-method:HmacSHA256
x-ca-signature-headers:x-ca-timestamp,x-ca-key,x-ca-nonce,x-ca-signature-method
x-ca-signature:xfX+bZxY2yl7EB/qdoDy9v/uscw3Nnj1pgoU+Bm6xdM=
content-length:33
username=xiaoming&password=123456789

3.3 签名排错方法

API网关签名校验失败时，会将服务端的签名串（StringToSign）放到HTTP Response的Header中返回到客户端，Key为：X-Ca-Error-Message，用户只需要将本地计算的签名串（StringToSign）与服务端返回的签名串进行对比即可找到问题；

如果服务端与客户端的StringToSign一致请检查用于签名计算的APP Secret是否正确；

因为HTTP Header中无法表示换行，因此StringToSign中的换行符都被替换成#。

errorMessage:  Invalid Signature, Server StringToSign:`GET#application/json##application/json##X-Ca-Key:200000#X-Ca-Timestamp:1589458000000#/app/v1/config/keys?keys=TEST`

说明服务器的签名是：

GET
application/json
application/json
X-Ca-Key:200000
X-Ca-Timestamp:1589458000000
/app/v1/config/keys?keys=TEST