1 背景
近年来,国家采取了多项重要举措来加强个人数据保护,包括实施《中华人民共和国网络安全法》和《个人信息保护法》等法律法规。这些举措旨在确保用户隐私的安全,同时确保企业合规运营。在处理敏感数据时,企业有责任采取适当的措施来保护用户信息。
在数据保护方面,日志记录成为一个需要特别关注的敏感信息领域。因此,本文将重点介绍转转在日志脱敏方面的应用与实践。
2 目标与措施
目标:
对日志内的手机号、身份证号、银行卡号等敏感信息脱敏,建立一个可持续的日志敏感信息管控机制。
措施:
- 检测和定位存在敏感日志的服务与CASE;
- 开发低接入成本的日志脱敏工具;
- 推动相关业务进行迭代修改;
- 长期监控和持续治理,确保日志安全。
我们的第一步是利用大数据离线扫描服务日志,并使用正则表达式匹配敏感信息。
然而,第二和第三步是挑战的关键,即
如何在不干扰业务正常迭代排期的情况下,推动大量服务的日志做脱敏。
我们希望使用技术手段尽量降低业务日志脱敏的人力成本。
3 实施
参考《转转日志规范》查看标准日志输出要求,在此基础之上,提供一些工具辅助业务对日志脱敏。
【推荐】JavaBean类需实现toString()方法,日志直接打印对象,慎用JSON工具将对象转换成String。
3.1 脱敏工具类
我们开发了脱敏工具类,期望
业务同学在实现JavaBean toString()方法的同时,使用脱敏工具对敏感字段使用脱敏。
-
desensitize(String input)
:通用脱敏函数,支持对任意字符脱敏,将提取字符串中4位以上数字(如手机号、银行卡号、身份证号、数字验证码等)做脱敏; -
desensitizeByInputLength(String input)
:据字符串长度匹配不同的脱敏规则,如:11位则使用手机号脱敏规则,18位则使用身份证号脱敏规则; -
desensitizePhoneNumber(String phoneNumber)
:脱敏手机号,前3位和后4位,中间的数字用*代替; -
desensitizeIDCard(String idCard)
:脱敏身份证号, 保留前6位和后4位,脱敏7~15位生日信息, 用*代替; -
desensitizeBankCardNumber(String bankCardNumber)
:脱敏银行卡号, 前6位和后4位,中间的数字用*代替。
public final class DesensitizeUtil {
/**
* 根据字符串长度匹配不同的脱敏函数, 强制脱敏
*/
public static String desensitizeByInputLength(String input) {
int length = input.length();
// 手机号
if (length == 11) {
return desensitizePhoneNumber(input);
}
// ,,,
}
/**
* 脱敏手机号, 前3位和后4位,中间的数字用*代替
*/
public static String desensitizePhoneNumber(String phoneNumber) {
// 11位手机号
if (phoneNumber.length() == 11) {
return phoneNumber.substring(0, phoneNumber.length() - 8) + "****" + phoneNumber.substring(phoneNumber.length() - 4);
}
return phoneNumber;
}
// 省略其他脱敏函数...
}
3.2 JSON脱敏
在某些日志记录的场景中,会打印包含敏感字段的JSON
格式的数据,需要对其中的敏感信息进行脱敏处理。
在常见的JSON
工具中,比如Jackson
,可以
使用自定义的序列化器/反序列化器来实现脱敏。
下面以Jackson
为例进行说明:
首先,我们可以定义一个注解来标注哪些字段需要脱敏处理:
/**
* 脱敏注解
*/
@Target({ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Desensitize {
}
然后,我们可以创建一个自定义的Jackson
模块,通过继承BeanSerializerModifier
类来修改字段的序列化行为。在这个类中,我们可以根据字段上的Desensitize
注解来判断是否需要进行脱敏处理:
/**
* Jackson脱敏序列化修改器
*/
public class JacksonDesensitizeSerializerModifier extends BeanSerializerModifier {
@Override
public List<BeanPropertyWriter> changeProperties(SerializationConfig config, BeanDescription beanDesc,
List<BeanPropertyWriter> beanProperties) {
for (BeanPropertyWriter beanProperty : beanProperties) {
// 只针对使用了@Desensitize的字段做脱敏
Desensitize desensitize = beanProperty.getAnnotation(Desensitize.class);
if(desensitize != null) {
// 指定自定义的序列化器
beanProperty.assignSerializer(new Desensitization());
}
}
return beanProperties;
}
/**
* Jackson序列化器
*/
public class Desensitization extends StdSerializer<Object> {
@Override
public final void serialize(Object value, JsonGenerator gen, SerializerProvider provider) throws IOException {
// 根据长度对字段做脱敏
String desensitize = DesensitizeUtil.desensitizeByInputLength(String.valueOf(value));
gen.writeString(desensitize);
}
}
}
最后,我们需要注册这个自定义的模块到Jackson
中
/**
* JSON工具
*/
public class JsonUtil {
private static final ObjectMapper DESENSITIZE_OBJECT_MAPPER = newObjectMapper();
private static ObjectMapper newObjectMapper() {
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
//增加脱敏序列化器
SimpleModule simpleModule = new SimpleModule("SimpleModuleDesensitize");
simpleModule.setSerializerModifier(new JacksonDesensitizeSerializerModifier());
mapper.registerModule(simpleModule);
return mapper;
}
/**
* 对象转JSON的自动脱敏工具
*/
public static <T> String object2DesensitizeString(T object) throws JsonProcessingException {
return DESENSITIZE_OBJECT_MAPPER.writeValueAsString(object);
}
//...
}
对于业务同学而言,只需在需要脱敏的对象上添加脱敏注解,然后使用我们提供的JsonUtil
进行脱敏操作,实现简单高效。
/**
* 需要脱敏的对象
*/
public class User {
/**
* 标记此字段需要脱敏
*/
@Desensitize
private String mobile;
private String username;
//getter setter...
}
User user = new User();
user.setAge(18);
user.username = "zhangsan";
user.password = "123456";
JsonUtil.object2DesensitizeString(user);
//输出结果: {"mobile":"135****5555","username":"张三"}
注意:以上代码只是一个示例,并不完整。在实际使用中,还需要根据具体的需求来灵活实现脱敏处理。
3.3 APT自动脱敏
在实际实施过程中,以上两个方案遇到了很多阻碍。主要问题在于业务同学
手动维护Bean的toString()方法过于繁琐、重复工作多、容易遗漏对象并导致增加或删除字段时需要不断修改toString()函数。此外,业务服务所依赖的Bean来源复杂,有可能是其他业务提供的第二方Jar包或第三方Jar包。
因此,在实际应用中,业务同学
更倾向于将Bean序列化为JSON
并输出到日志中,如下所示:
log.info("data={}", JsonUtil.object2DesensitizeString(bean));
然而,这种方法不符合《转转日志规范》要求,而且忽略了
JSON序列化性能
的问题。此外,这种方案也需要耗费大量的人力资源:
需要评估每一行日志,以确定是否需要添加JSON脱敏功能。
因此,业务同学提出了以下需求:是否可以实现类似Lombok一样的功能,
只需在Bean的字段上添加脱敏注解,就能在编译期自动实现脱敏后的toString()函数?
这样的话,在打印日志时直接打印对象即可自动脱敏。
经过调研发现,Lombok
在编译时利用APT(Annotation Processing Tools)
生成代码,实现了自动化的代码生成过程,从而简化了开发工作。
APT(Annotation Processing Tool)是Java的编译期注解处理器。它允许开发人员在编译期间处理注解,并根据注解和相关对象的信息生成Java代码模板或配置文件等。
APT的使用可以提高程序性能,因为它在代码编译时完成注解处理,而不是在运行时使用反射方式处理注解。
著名的开源框架,如Lombok、MapStruct和AutoService等,也使用了类似的技术来优化代码的生成和处理过程。
我们利用APT技术实现了这样的功能:
如果一个类没有重写Object.toString()方法,在编译时会自动为该类生成一个脱敏后的toString()方法。
这个自动生成的toString()方法能够识别脱敏注解,并在生成的toString()
方法内对敏感信息进行脱敏处理。
在Java编译后的Class文件中,toString()方法可能来自三个来源:源代码、转转APT处理、Lombok等。优先级为:
源代码 > 转转APT处理 > Lombok等其他APT。
简言之,我们的APT处理不会覆盖源代码中定义的toString()方法,但会覆盖由Lombok生成的toString()方法。
比如,我们有以下源码:
class User {
private String username;
/**
* 密码,增加了脱敏注解
*/
@Desensitize
private String password;
}
在接入转转APT后,反编译的Class文件如下:
class User {
private String username;
@Desensitize
private String password;
public String toString() {
StringJoiner sj = new StringJoiner(", ", "User[", "]");
if (this.username != null) {
sj.add("username=" + this.username);
}
if (this.password != null) {
sj.add("password=" + DesensitizeUtil.desensitizeByInputLength(value));
}
return sj.toString();
}
}
测试如下:
User user = new User();
user.username = "zhangsan";
user.password = "123456";
System.out.println(user);
//输出结果: User[username=张三, password=1****6]
这个功能的上线大大降低了业务同学实现日志脱敏的工作量,只需为字段添加脱敏注解即可。同时,
也解决了线上对象未重写Object.toString()时打印日志的尴尬问题。
不过,
在落地APT过程中,我们也遇到了一些问题,
希望能给读者提供一些有收益的参考。
3.3.1 本地缓存问题
在某个服务的Spring Bean上,有一个包含大量本地缓存的List字段,这个服务会打印Spring Bean对象到日志中。在引入转转APT之前,一切正常;但引入后,出现了频繁的OOM问题。通过内存分析后发现,问题出在转转APT为Spring Bean自动生成的toString()函数内产生了大量的字符串上。
@Service
public class AppService {
/**
* 本地缓存
*/
private List<Object> cache = new ArrayList<>();
}
@Autowired
private AppService service;
log.info("service={}", service);
我们观察到大部分带有本地缓存(或者高内存占用字段)的对象都是Spring的Bean,因此,我们对转转APT进行了修改:即
不再为Spring Bean生成toString()函数。
3.3.2 JDK序列化问题
某个服务的JavaBean使用了原生JDK的序列化/反序列化工具,但是这个JavaBean却没有添加serialVersionUID
。
class Person implements Serializable {
// 没有定义serialVersionUID
// private static final long serialVersionUID = -55721300387280236L;
}
Java序列化机制使用long型的serialVersionUID字段来标志类的版本号;序列化对象时,JVM会将serialVersionUID的值写入序列化数据中;反序列化时,JVM会将序列化数据中的serialVersionUID与对应类中的serialVersionUID进行比较,若不同,则抛出InvalidCastException;若版本号相同,则能够进行反序列化。
当一个类没有显式定义serialVersionUID时,JVM会自动根据类的信息计算生成一个默认的serialVersionUID。这样,在类发生变化时,自动生成的serialVersionUID可能会改变,导致无法正确反序列化之前的数据。
引入转转APT后,由于自动生成了toString函数,类信息发生变化,导致serialVersionUID
也发生了改变,进而导致反序列化失败。
解决方式是将之前默认生成的serialVersionUID
找到,并将其添加到类的源码中。
3.4 弃用方案
还有一种快速落地的方法是,通过在应用程序内部统一拦截日志输出,正则匹配敏感信息,并利用脱敏工具进行脱敏处理。
我们没有使用这种方式的原因是因为:脱敏应尽量避免正则匹配,容易误伤且性能低下。
4 规划
上文提过,服务内依赖的Java Bean来源十分复杂,我们目前只解决了对象本身的脱敏问题。而对于服务依赖的Jar包版本控制,仍需要业务团队梳理依赖关系,并手动修改脱敏后的Jar包版本,这一过程仍需要耗费较多的时间和人力。
考虑到这个问题,是否可以为每个服务提供一个
依赖关系管控系统
?该系统可以对Jar包的版本实现自动更新、自动化测试、灰度发布、自动发布和回滚等一系列功能。对于转转目前的情况来说,我相信这不是一个技术问题,而是一个需要更多时间来完善的TODO List。
5 总结
一个小小的功能日志脱敏,却经历了多个阶段与挑战,从敏感日志的发现到开发脱敏工具类,再到Json脱敏,再到APT脱敏,最终推动业务应用。核心的挑战在于
如何做好推动相关的工作?
我认为,推动相关工作的核心在于有效应对内在和外在的因素。然而,外部因素对推动的阻力常常更大,要成功推动工作,
转变外部阻力为内部动力至关重要
。而对于推动者而言,
换位思考、勇于挑战未知、深入追根究底
的打磨产品会使产品更容易被接受和推广。
关于作者文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-788284.html
苑冲,转转架构部存储服务负责人,负责MQ、监控系统、KV存储、时序数据库、Redis、KMS秘钥管理等基础组件。喜欢深入思考问题,对探索新领域和解决问题充满热情。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-788284.html
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