生产环境中Node.js应用程序的八重实用安全加固策略
译者 | 刘涛
审校 | 重楼
疫情过后，企业在技术革新领域加大投资力度，推动 Web 开发生态系统实现了快速扩张。Node.js作为支撑现代行业运营的关键基础技术，被广泛应用于众多 Web 应用程序的开发，无论是大型科技企业，还是小型初创公司，均对其有着较高的依赖度。然而，若安全措施落实不到位，Node.js 应用便可能出现安全漏洞，为攻击者提供可利用的切入点。
要点总结
为减少攻击面，Node.js 应用程序需对依赖项开展审计工作、对输入进行验证，并实施速率限制措施。构建强大的身份验证与授权策略，涵盖安全的密码哈希处理以及合理的JWT配置（JSON Web Token：是一种基于JSON的开放标准【RFC 7519】，用于在网络上的两个实体【通常是客户端和服务器】之间安全地传递信息），这对保护用户数据至关重要。敏感配置与密钥管理应借助环境变量实现，同时采用 HTTPS 协议保障数据传输的安全性。实施结构化的错误处理与完善的日志记录系统，通过隐藏系统内部信息维护应用程序的完整性。安全保障需贯穿整个生命周期，包括持续监控与配置验证，同时负责任的支持利用security.txt机制进行漏洞披露。为何安全比以往任何时候都更重要
在深入探究技术细节之前，有必要明确保障Node.js应用程序安全的重要意义：
数据保护：Node.js应用程序通常会处理用户凭证、支付详情以及个人数据等敏感信息，此类信息在当今数字化时代具有极高价值，可类比为 “数字黄金”。用户基于信任，将这些信息交由应用程序运营方保护。合规要求：不同国家和地区制定了相关法规，如《通用数据保护条例》（GDPR）和《加利福尼亚消费者隐私法案》（CCPA），对数据泄露行为设定了高额罚款。大量案例研究已对违规后果进行了详细记录。业务连续性：数据泄露可能引发重大的业务和运营损失。依据应用程序的规模不同，数据泄露事件可能对业务造成毁灭性打击，并降低客户对公司的信任度。不断扩大的攻击面：恶意软件包安装攻击的风险客观存在。在应用程序开发过程中，可能会因疏忽安装包含恶意软件的软件包，进而使恶意行为者获得访问应用程序的权限。1.确保依赖项的及时更新与安全
在npm（Node 包管理器Node Package Manager的缩写，是JavaScript生态系统中最常用的包管理工具，主要用于管理 Node.js 项目中的依赖包）生态系统中，软件包发布的开放性较高，任何用户均可将软件包发布至 npmjs 网站。这就导致在下载软件包时，一个拼写错误便可能致使下载到看似正规、实则为假冒的库。即便所使用的库本身无误，其依赖项也可能对系统安全构成威胁。
定期开展依赖项审计首要的安全措施是定期对依赖项进行审计：
对于企业级应用程序，建议采用综合性工具：这类工具具备全面的功能，能够对应用程序的依赖项进行多维度的检测与管理。它们可以精准识别出依赖项中存在的潜在安全漏洞、版本过时等问题，为企业应用程序的稳定运行和安全保障提供有力支持。
制定一套系统化的更新策略：
NPM审计示例
2.实施强健的身份验证与授权机制
身份验证作为首要防线，用于授予用户访问数据库的权限。若身份验证机制薄弱，无异于前门未锁，易使系统暴露于风险之中。
密码安全最佳措施严禁以明文形式存储密码，应采用高强度的哈希算法：
JSON Web令牌在凭证管理领域应用广泛，但需进行正确的实施与配置。它是基于密钥进行哈希处理的字符串，不过因其存储内容可被任意读取，存在一定安全风险。因此，正确实施 JWT 至关重要：
“永远不要信任用户输入” 是开发者群体中广泛流传的一条准则。对于所有来自外部源的数据，特别是用户输入，都必须进行验证和清理。
利用Zod开展模式验证
Zod提供了一种现代化的、以TypeScript为优先的验证方法，具有更优的类型安全性。作为一个以 TypeScript 优先的验证库，借助 Zod 能够定义模式，对从简单字符串到复杂嵌套对象等各类数据进行验证。
4.速率限制与分布式拒绝服务（DDoS）防护用户可能会对特定端点进行滥用，而运行这些端点的成本可能较高。可通过实施速率限制，保护应用程序不被滥用，并避免预算超支。
同样，可以针对身份验证和路由设置额外的速率限制器，例如对图像加载操作或运行高成本算法的过程进行速率限制。
5.环境配置与密钥管理应用程序可能会使用各类服务，同时需要对一些密钥进行保密处理，如数据库凭证。防止数据库遭受未经授权的访问是保障系统安全的重要环节。
在开发学习阶段，开发者往往会在代码中硬编码密钥。然而，这种做法在生产环境中存在极高风险。随着应用程序规模的扩大，代码可能因各种意外情况而被泄露。一旦密钥泄露，攻击者将能够直接访问系统。
必须确保敏感信息不被包含在代码库中：
编写具备安全性的代码，不仅要求实现安全特性，还需编写简洁、易于维护的代码，以此降低引入安全漏洞的概率。劣质的编码实践往往会制造出可被攻击者利用的安全漏洞，而良好的编码实践则能从根本上增强应用程序的安全性能。
代码质量对安全的重要性
开发者在编写草率或难以维护的代码时，可能会无意中引入安全漏洞。匆忙的代码实现、糟糕的错误处理以及不清晰的逻辑路径，均可能导致安全隐患。代码质量与安全之间的关联程度，远超多数开发者的认知。
现代 JavaScript 应用程序需要严谨的方式来处理异步操作、错误处理和资源管理。这些方面既为提升安全性提供了契机，也可能引发严重的安全问题。
Async/Await vs Promise：不止于语法差异
在 async/await 和传统的promise链式调用之间进行选择，不仅会影响代码的可读性，还与安全性和可靠性密切相关。promise 链式调用会形成复杂的嵌套作用域，在这些作用域中，变量可能处于未定义状态，进而引发运行时错误，导致敏感信息泄露或使应用程序进入异常状态。
Promise链式调用的弊端：Promise 链式调用常存在作用域问题，在一个.then() 块中声明的变量，在后续块中可能无法使用。这会引发引用错误、未定义行为，若错误状态未得到妥善处理，还可能产生安全漏洞。
Async/Await的优势：Async/Await机制能够实现更精准的变量作用域控制、更完善的错误处理以及更具可预测性的执行流程。这些特性降低了因未定义状态而被攻击利用的风险。
通过优化模式确保数据库安全
数据库交互是代码质量对安全产生直接影响的关键领域之一。在查询中进行字符串拼接，是劣质编码实践引发严重安全漏洞的典型案例。
SQL 注入风险:开发者若将用户输入直接拼接到SQL查询中，便为SQL注入攻击创造了条件。这并非理论上的潜在威胁，而是 Web 应用程序中最为常见的攻击方式之一。
SQL注入的其他问题:即便采用对象关系映射（ORM），像回调地狱(callback hell:是指JavaScript中因嵌套过多回调函数而导致代码可读性差、维护困难的现象)这类不良模式也会使事务管理的正确实现变得困难，进而导致数据不一致，还可能出现可被攻击者利用的竞争条件。
错误处理环节是众多应用程序泄露敏感信息的高发区域。不当的错误处理不仅会给用户带来糟糕的体验，还会为攻击者提供有关系统内部的关键侦察信息。
错误导致的信息泄露：当应用程序通过错误响应暴露堆栈跟踪、数据库错误消息或内部系统细节时，就相当于向攻击者透露了系统架构、文件结构和潜在漏洞等有价值的信息。
静默失败的隐患：另一方面，对错误的静默忽略可能会掩盖安全事件，使检测正在进行的攻击或系统受损情况变得极为困难。
正确的错误边界设定：有效的错误处理能够在内部系统信息和外部错误响应之间建立清晰的界限。它既便于开发者记录详细信息，又能向用户提供安全、通用的错误消息。
作为安全层面的配置管理配置和环境变量的管理方式对应用程序的安全有着直接影响。硬编码密钥、缺乏验证以及不良的配置模式会在应用程序的整个生命周期中持续存在安全隐患。
硬编码密钥的危害：在源代码中硬编码凭证和 API 密钥是最为危险的安全反模式之一。这些密钥往往会出现在版本控制系统中，在团队成员间共享，并且若不修改代码就无法进行轮换。
环境变量的验证：仅仅使用环境变量是不够的，还需要验证所需变量是否存在且其值是否合适。缺乏验证可能导致应用程序以不安全的状态启动，或者出现不可预测的故障。
架构模式与安全保障应用程序代码的结构方式会影响安全措施的实施和维护难度。将验证、业务逻辑和数据访问混为一体的单体路由处理程序，难以持续、一致地应用安全控制。
关注点的分离：当验证逻辑与业务逻辑和数据访问相互交织时，很容易意外绕过安全检查。清晰的分离能够使安全控制更加直观且易于维护。
中间件模式的优势：结构合理的中间件管道可确保安全检查在整个应用程序中得到统一应用。同时，这也使安全控制的审计和测试工作更加便捷。
资源管理与拒绝服务防范不良的资源管理可能引发性能问题，并为拒绝服务攻击提供可乘之机。内存泄漏、未关闭的连接以及无限制的缓存都是潜在的攻击途径。
基于内存的攻击威胁：攻击者可以利用内存管理不善的应用程序，引发内存泄漏或导致过度的内存分配，这可能会使应用程序崩溃或导致服务器不稳定。
连接池耗尽的风险：攻击者若触发资源耗尽，可能会使那些未能正确管理数据库连接或外部 API 调用的应用程序不堪重负。
良好实践的综合效应每一项良好实践看似作用有限，但它们相互结合，能够显著提升应用程序的安全性。当正确运用 async/await、参数化查询、全面的错误处理、安全的配置管理以及合理的架构模式时，就能针对各种攻击途径构建多层次的防御体系。
关键在于，安全不仅仅是添加安全功能，更重要的是构建这样的应用程序：使其难以进入不安全状态，并且一旦发生安全违规能够立即被察觉。
7.错误处理与日志记录
即便应用程序在开发者自身使用时表现完美，但在面向用户投入使用后，仍可能出现故障，进而导致关键信息泄露给不具备访问权限的用户。一旦敏感数据被他人获取，将会引发严重的安全问题。因此，持续实施日志记录和错误处理机制至关重要，这不仅有助于提升用户体验，还能加深对应用程序运行状况的了解。
可利用Winston（用于Node.js 应用程序的一种日志记录工具，功能强大、灵活多变，能为开发者提供出色的日志管理体验）工具进行事件和错误记录：
优化响应，确保简洁精准
为提升安全性，可考虑在控制器层面开展响应过滤工作。针对不同业务事项构建标准化响应，通过白名单机制明确规定每个端点应返回的具体字段。采用这种方式，能够对服务器输出的数据进行有效管控，防止出现意外的数据过度共享情况。
8.构建清晰的安全报告渠道最后但同样重要的是，尽管在编码过程中采取了谨慎的安全措施，应用程序仍可能出现安全漏洞，这只是时间问题。当用户或安全研究人员发现应用程序存在安全问题时，他们能否便捷地与开发者取得联系？若报告渠道不畅，他们可能会放弃反馈，甚至将漏洞信息出售给恶意人员。
安全研究人员和道德黑客主动发现并报告应用程序中的安全漏洞，实际上是在为开发者提供帮助。他们本可以利用这些漏洞谋取私利，或在暗网上出售相关信息，但他们选择以积极的方式协助解决问题。因此，开发者至少应为他们提供便捷的反馈渠道。
在此方面，security.txt 文件发挥着重要作用。它是为安全研究人员提供的 “协助指南”，以简单、标准化的格式，明确告知外界如何报告安全问题。该文件通常放置在域名根目录下，便于任何人查找。
security.txt 的优势在于其简洁性。以下是一个实际示例：
下面对各部分进行详细分析。“Contact（联系方式）” 字段是 security.txt 文件的核心—— 安全研究人员将借助该字段与开发者建立联系。值得注意的是，可以设置多种联系方式。例如，同时提供电子邮件和网页表单，使研究人员能够根据自身偏好以及报告内容的敏感程度，选择合适的反馈途径。
除了基本的 security.txt 文件，还可考虑在网站上创建专门的安全页面。这能为开发者提供更多空间，用以详细说明漏洞处理流程，包括研究人员预计的回复时间、完整漏洞报告所需包含的信息，以及漏洞披露的时间安排。部分公司甚至会为协助提升安全性的研究人员提供漏洞奖励计划，或进行公开表彰。
关键在于确保整个漏洞报告流程尽可能顺畅。安全研究人员通常工作繁忙，他们常常自愿投入时间，致力于提升互联网的安全性。若向开发者报告漏洞的过程困难重重，如需要填写复杂的表单或应对繁琐的公司流程，他们可能会选择其他目标。
需明确的是，这不仅仅是为了展现友好态度，更重要的是保护业务安全。通过正规渠道报告的漏洞，能让开发者在漏洞被恶意利用之前有足够时间进行修复。而被恶意行为者发现的漏洞，往往不会给予任何预警。因此，选择显而易见。
生产环境安全检查清单
以下是一份预部署的安全检查清单，用于确保各项安全要点均已落实：
所有依赖项均已完成更新与审计安全标头已完成正确配置对所有端点均实施了输入验证身份验证与授权机制已正确实现速率限制功能已完成配置敏感数据已进行妥善加密处理采用环境变量存储密钥信息错误处理机制不会导致敏感信息泄露强制使用 HTTPS 协议进行数据传输日志记录与监控系统已完成配置数据库查询采用参数化语句文件上传限制已完成设置跨域资源共享（CORS）已完成正确配置结论
适用于生产环境的 Node.js 安全系统需要构建多层次的保护体系，涵盖依赖项审计、输入验证、身份验证、错误处理以及安全配置等方面。遵循这些最佳实践，有助于企业将安全漏洞降至最低，同时确保应用程序具备长期的稳定性和弹性。
译者介绍
刘涛，51CTO社区编辑，某大型央企系统上线检测管控负责人。
原文标题：Hardening Node.js Apps in Production: 8 Layers of Practical Security，作者：Raju Dandigam
