聊一聊.NET Core结合Nacos实现配置加解密

背景

当我们把应用的配置都放到配置中心后，很多人会想到这样一个问题，配置里面有敏感的信息要怎么处理呢？

信息既然敏感的话，那么加个密就好了嘛，相信大部分人的第一感觉都是这个，确实这个是最简单也是最合适的方法。

其实很多人都在关注这个问题，好比说，数据库的连接字符串，调用第三方的密钥等等这些信息，都是不太想让很多人知道的。

那么如果我们把配置放在 Nacos 了，我们可以怎么操作呢？

想了想不外乎这么几种：

全部服务端搞定，客户端只管取；
全部客户端搞定，服务端只管存；
客户端为主，服务端为辅，服务端存一些加解密需要的辅助信息即可。

有一个老哥已经在 issue 里面提出了相关的落地方案，也包含了部分实现。

https://github.com/alibaba/nacos/issues/5367

简要概述的话就是，开个口子，用户可以在客户端拓展任意加解密方式，同时服务端可以辅助这一操作。

不过看了 2.0.2 的代码，服务端这一块的“辅助”还未完成，不过对客户端来说，这一块其实问题已经不大了。

6月14号发布的 nacos-sdk-csharp 1.1.0 版本已经支持了这一功能

下面就用 .NET 5 和 Nacos 2.0.2 为例，来简单说明一下。

简单原理说明

sdk 里面在进行配置相关读写操作的时候，会有一个 DoFilter 的操作。这个操作就是我们的切入点。

既然要执行 Filter ，那么执行的 Filter 从那里来呢？答案是 IConfigFilter 。

sdk 里面提供了 IConfigFilter 这个接口，但是不提供实现，具体实现交由用户自定义，毕竟 100 个人就有 100 种不一样的实现。

下面看看它的定义。

public interface IConfigFilter
{
    void Init(NacosSdkOptions options);

    int GetOrder();

    string GetFilterName();
    
    void DoFilter(IConfigRequest request, IConfigResponse response, IConfigFilterChain filterChain);
}

Init 方法就是对这个 ConfigFilter 进行一些初始化操作，好比说从 Options 里面拿一些额外的信息。

GetOrder 和 GetFilterName 属于辅助信息，指定这个 ConfigFilter 的执行顺序(越小越先执行)和名称。

DoFilter 就是核心了，它可以变更 request 和 response ，这两个对象内部都会维护一个包含配置信息的 Dictionary。

换言之，只要我们定义一个 ConfigFilter，实现了这个接口，那么配置想怎么操作都可以了，加解密就是小问题了。

其中 NacosSdkOptions 里面加了两个配置项，是专门给这个功能用的 ConfigFilterAssemblies 和 ConfigFilterExtInfo

ConfigFilterAssemblies 是自定义 ConfigFilter 所在的程序集的名字，这里是一个字符串列表类型的参数，sdk 会根据这个名字去找到对应的实现，然后初始化好。

ConfigFilterExtInfo 是实现 ConfigFilter 是需要用到的扩展信息，这里是一个字符串类型的参数，扩展信息复杂的可以考虑传入一个 JSON 字符串。

下面来看个具体的例子吧。

自定义 ConfigFilter

这个 Filter 实现的效果是把部分敏感配置项进行加密，敏感的配置项需要在配置文件中指定。

先是 Init 方法：

public void Init(NacosSdkOptions options)
{
    // 从 Options 里面的拓展信息获取需要加密的 json path
    // 这里只是示例，根据具体情况调整成自己合适的！！！！
    var extInfo = JObject.Parse(options.ConfigFilterExtInfo);

    if (extInfo.ContainsKey("JsonPaths"))
    {
        // JsonPaths 在这里的含义是，那个path下面的内容要加密
        _jsonPaths = extInfo.GetValue("JsonPaths").ToObject<List<string>>();
    }
}

然后是 DoFilter 方法：

这个方法里面要注意几点：

request 只有请求的时候才会有值，其他时候都是 null 值。
response 只有响应的时候才会有值，其他时候都是 null 值。
操作完之后，一定要调用 PutParameter 方法进行覆盖才会生效。

public void DoFilter(IConfigRequest request, IConfigResponse response, IConfigFilterChain filterChain)
{
    if (request != null)
    {
        var encryptedDataKey = DefaultKey;
        var raw_content = request.GetParameter(Nacos.V2.Config.ConfigConstants.CONTENT);

        // 部分配置加密后的 content
        var content = ReplaceJsonNode((string)raw_content, encryptedDataKey, true);

        // 加密配置后，不要忘记更新 request !!!!
        request.PutParameter(Nacos.V2.Config.ConfigConstants.ENCRYPTED_DATA_KEY, encryptedDataKey);
        request.PutParameter(Nacos.V2.Config.ConfigConstants.CONTENT, content);
    }

    if (response != null)
    {
        var resp_content = response.GetParameter(Nacos.V2.Config.ConfigConstants.CONTENT);
        var resp_encryptedDataKey = response.GetParameter(Nacos.V2.Config.ConfigConstants.ENCRYPTED_DATA_KEY);

        // nacos 2.0.2 服务端目前还没有把 encryptedDataKey 记录并返回，所以 resp_encryptedDataKey 目前只会是 null
        // 如果服务端有记录并且能返回，我们可以做到每一个配置都用不一样的 encryptedDataKey 来加解密。
        // 目前的话，只能固定一个 encryptedDataKey 
        var encryptedDataKey = (resp_encryptedDataKey == null || string.IsNullOrWhiteSpace((string)resp_encryptedDataKey)) 
                ? DefaultKey 
                : (string)resp_encryptedDataKey;

        var content = ReplaceJsonNode((string)resp_content, encryptedDataKey, false);
        response.PutParameter(Nacos.V2.Config.ConfigConstants.CONTENT, content);
    }
}

这里涉及 encryptedDataKey 的相关操作都只是预留操作，现阶段可以不用理会。

还有一个 ReplaceJsonNode 方法就是替换敏感配置的具体操作了。

private string ReplaceJsonNode(string src, string encryptedDataKey, bool isEnc = true)
{
    // 示例配置用的是JSON，如果用的是 yaml，这里换成用 yaml 解析即可。
    var jObj = JObject.Parse(src);

    foreach (var item in _jsonPaths)
    {
        var t = jObj.SelectToken(item);

        if (t != null)
        {
            var r = t.ToString();

            // 加解密
            var newToken = isEnc
                ? AESEncrypt(r, encryptedDataKey)
                : AESDecrypt(r, encryptedDataKey);

            if (!string.IsNullOrWhiteSpace(newToken))
            {
                // 替换旧值
                t.Replace(newToken);
            }
        }
    }

    return jObj.ToString();
}

到这里，自定义的 ConfigFilter 已经完成了，下面就是真正的应用了。

简单应用

老样子，建一个 WebApi 项目，添加自定义 ConfigFilter 所在的包/项目/程序集。

这里用的是集成 ASP.NET Core 的例子。

修改 appsettings.json

{
  "NacosConfig": {
    "Listeners": [     
      {
        "Optional": true,
        "DataId": "demo",
        "Group": "DEFAULT_GROUP"
      }
    ],
    "Namespace": "cs",
    "ServerAddresses": [ "http://localhost:8848/" ],
    "ConfigFilterAssemblies": [ "XXXX.CusLib" ],
    "ConfigFilterExtInfo": "{\"JsonPaths\":[\"ConnectionStrings.Default\"],\"Other\":\"xxxxxx\"}"
  }
}

注：老黄这里把 Optional 设置成 true，是为了第一次运行的时候，如果服务端没有进行配置而不至于退出程序。

修改 Program.cs

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var outputTemplate = "{Timestamp:yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff} [{Level}] {Message}{NewLine}{Exception}";

        Log.Logger = new LoggerConfiguration()
            .Enrich.FromLogContext()
            .MinimumLevel.Override("Microsoft", LogEventLevel.Warning)
            .MinimumLevel.Override("System", LogEventLevel.Warning)
            .MinimumLevel.Debug()
            .WriteTo.Console(outputTemplate: outputTemplate)
            .CreateLogger();

        System.Text.Encoding.RegisterProvider(System.Text.CodePagesEncodingProvider.Instance);

        try
        {
            Log.ForContext<Program>().Information("Application starting...");
            CreateHostBuilder(args, Log.Logger).Build().Run();
        }
        catch (System.Exception ex)
        {
            Log.ForContext<Program>().Fatal(ex, "Application start-up failed!!");
        }
        finally
        {
            Log.CloseAndFlush();
        }
    }

    public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args, Serilog.ILogger logger) =>
        Host.CreateDefaultBuilder(args)
             .ConfigureAppConfiguration((context, builder) =>
             {
                 var c = builder.Build();                    
                 builder.AddNacosV2Configuration(c.GetSection("NacosConfig"), logAction: x => x.AddSerilog(logger));
             })
            .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
            {
                webBuilder.UseStartup<Startup>().UseUrls("http://*:8787");
            })
            .UseSerilog();
}

最后是 Startup.cs

public class Startup
{
    // 省略部分....
   
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddNacosV2Config(Configuration, null, "NacosConfig");
        services.Configure<AppSettings>(Configuration.GetSection("AppSettings"));
        services.AddControllers();
    }

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
    {
        var configSvc = app.ApplicationServices.GetRequiredService<Nacos.V2.INacosConfigService>();

        var db = $"demo-{DateTimeOffset.Now.ToString("yyyyMMdd_HHmmss")}";
        var oldConfig = "{\"ConnectionStrings\":{\"Default\":\"Server=127.0.0.1;Port=3306;Database=" + db + ";User Id=app;Password=098765;\"},\"version\":\"测试version---\",\"AppSettings\":{\"Str\":\"val\",\"num\":100,\"arr\":[1,2,3,4,5],\"subobj\":{\"a\":\"" + db + "\"}}}";
        
        configSvc.PublishConfig("demo", "DEFAULT_GROUP", oldConfig).ConfigureAwait(false).GetAwaiter().GetResult();

        var options = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IOptionsMonitor<AppSettings>>();

        Console.WriteLine("===用 IOptionsMonitor 读取配置===");
        Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(options.CurrentValue));
        Console.WriteLine("");

        Console.WriteLine("===用 IConfiguration 读取配置===");
        Console.WriteLine(Configuration["ConnectionStrings:Default"]);
        Console.WriteLine("");

        var pwd = $"demo-{new Random().Next(100000, 999999)}";
        var newConfig = "{\"ConnectionStrings\":{\"Default\":\"Server=127.0.0.1;Port=3306;Database="+ db + ";User Id=app;Password="+ pwd +";\"},\"version\":\"测试version---\",\"AppSettings\":{\"Str\":\"val\",\"num\":100,\"arr\":[1,2,3,4,5],\"subobj\":{\"a\":\""+ db +"\"}}}";

        // 模拟 配置变更
        configSvc.PublishConfig("demo", "DEFAULT_GROUP", newConfig).ConfigureAwait(false).GetAwaiter().GetResult();

        System.Threading.Thread.Sleep(500);

        var options2 = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IOptionsMonitor<AppSettings>>();

        Console.WriteLine("===用 IOptionsMonitor 读取配置===");
        Console.WriteLine(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(options2.CurrentValue));
        Console.WriteLine("");

        Console.WriteLine("===用 IConfiguration 读取配置===");
        Console.WriteLine(Configuration["ConnectionStrings:Default"]);
        Console.WriteLine("");

        // 省略部分....
    }
}

最后来看看几张效果图：

首先是程序的运行日志。