Node.js Web 入口缓存穿透攻击的防范-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

在 Node.js Web 开发中，缓存是提高性能的重要手段之一。但是，如果缓存被攻击者利用，就会出现缓存穿透的问题，导致系统性能下降，甚至崩溃。本文将介绍 Node.js Web 入口缓存穿透攻击的防范方法，为开发者提供指导意义。

什么是缓存穿透？

缓存穿透是指攻击者利用恶意请求绕过缓存直接访问数据库，导致系统性能下降，甚至崩溃。比如，攻击者通过构造不存在的 key，多次请求服务器，导致服务器每次都要查询数据库，从而造成缓存穿透。

为了防范缓存穿透攻击，我们可以采取以下措施：

1. 缓存空对象

当查询一个不存在的 key 时，我们可以将空对象缓存起来，避免多次查询数据库。比如，我们可以使用 Redis 缓存，将空对象的 key 缓存起来，设置过期时间，避免占用过多内存。

// javascriptcn.com 代码示例
const redis = require("redis");
const client = redis.createClient();

// 查询缓存中的 key
function getFromCache(key) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    client.get(key, (err, result) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else {
        resolve(result);
      }
    });
  });
}

// 设置缓存空对象
function setEmptyCache(key) {
  client.set(key, "", "EX", 60 * 60 * 24);
}

// 查询数据库
function queryFromDB(key) {
  // TODO: 查询数据库
}

// 获取数据
async function getData(key) {
  let data = await getFromCache(key);
  if (data) {
    return data;
  } else {
    data = await queryFromDB(key);
    if (data) {
      client.set(key, data, "EX", 60 * 60 * 24);
      return data;
    } else {
      setEmptyCache(key);
      return null;
    }
  }
}

2. Bloom Filter 过滤器

Bloom Filter 是一种高效的数据结构，可以用来判断一个元素是否在集合中，同时可以减少不必要的数据库查询。我们可以将存在的 key 存储在 Bloom Filter 中，当查询一个不存在的 key 时，可以直接判断该 key 是否在 Bloom Filter 中，从而避免多次查询数据库。

// javascriptcn.com 代码示例
const bloomFilter = require("bloomfilter");

const filter = new bloomFilter.BloomFilter(32 * 256, 16);

// 添加 key 到 Bloom Filter 中
function addKeyToFilter(key) {
  filter.add(key);
}

// 查询 Bloom Filter 是否包含 key
function isInFilter(key) {
  return filter.test(key);
}

// 查询数据库
function queryFromDB(key) {
  // TODO: 查询数据库
}

// 获取数据
async function getData(key) {
  if (isInFilter(key)) {
    let data = await queryFromDB(key);
    if (data) {
      addKeyToFilter(key);
      return data;
    } else {
      return null;
    }
  } else {
    return null;
  }
}

3. 参数校验

我们可以对请求参数进行校验，避免非法请求绕过缓存直接访问数据库。比如，我们可以对请求参数进行正则匹配，只允许合法的参数请求。

// javascriptcn.com 代码示例
const app = require("express")();

// 参数校验中间件
function validateParams(req, res, next) {
  const { id } = req.query;
  const reg = /^\d+$/;
  if (!reg.test(id)) {
    res.status(400).send("Invalid parameter");
  } else {
    next();
  }
}

// 查询数据库
function queryFromDB(id) {
  // TODO: 查询数据库
}

// 获取数据
app.get("/", validateParams, async (req, res) => {
  const { id } = req.query;
  const data = await queryFromDB(id);
  res.send(data);
});

总结

通过缓存空对象、Bloom Filter 过滤器和参数校验等方式，我们可以有效地防范 Node.js Web 入口缓存穿透攻击，提高系统性能和安全性。开发者可以根据具体场景选择合适的防范方法，避免缓存穿透问题的出现。

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