SpringBoot之日志文件如何脱敏

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项目中总避免不了打印日志,肯定会涉及到一些敏感数据被明文打印出来,那么此时就需要过滤掉这些敏感数据,比如身份证、手机号、用户名等,下面以log4j2日志为例

1、创建一个SpringBoot项目

使用idea的Spring Initializr来创建一个Spring Boot项目

2、添加log4j日志依赖

Spring Boot默认日志框架是logback,我们可以切换到log4j2,需要添加如下依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <!-- 去掉springboot默认配置 -->
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<!--使用log4j2替换 LogBack-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
</dependency>

3、配置log4j2

log4j2的日志配置很简单,只需要在/resource文件夹下新建一个log4j2.xml配置文件,如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Configuration status="DEBUG">
    <!-- 定义日志存放目录 -->
    <properties>
        <property name="logPath">/tmp/logs/springboot_07</property>
        <property name="PATTERN">%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS} [%X{traceId}] [%t-%L] %-5level %logger{36} %L %M - %msg%xEx%n</property>
        <!--"%-d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] %m%n"-->
    </properties>
    <!--先定义所有的appender(输出器) -->
    <Appenders>
        <!--输出到控制台 -->
        <Console name="ConsoleLog" target="SYSTEM_OUT">
            <!--只输出level及以上级别的信息(onMatch),其他的直接拒绝(onMismatch) -->
            <ThresholdFilter level="TRACE" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
            <!--输出日志的格式,引用自定义模板 PATTERN -->
            <PatternLayout pattern="${PATTERN}" />
        </Console>
        <RollingFile name="APPLog" fileName="${logPath}/log_app.log" filePattern="${logPath}/log_app_%d{yyyy-MM-dd}.log">
            <ThresholdFilter level="DEBUG" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
            <!--<CustomPatternLayout pattern="%-d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] %m%n"/>-->
            <PatternLayout pattern="${PATTERN}" />
            <Policies>
                <TimeBasedTriggeringPolicy modulate="true" interval="1"/>
            </Policies>
            <CronTriggeringPolicy schedule="0 0 5 * * ? "/>
            <DefaultRolloverStrategy>
                <Delete basePath="${logPath}" maxDepth="1">
                    <IfFileName glob="log_app_*.log" />
                    <!--删除15天前的文件-->
                    <IfLastModified age="15d" />
                </Delete>
            </DefaultRolloverStrategy>
        </RollingFile>
        <!-- 把error等级记录到文件 一般不用 -->
        <File name="ERRORLog" fileName="${logPath}/error.log">
            <ThresholdFilter level="error" onMatch="ACCEPT" onMismatch="DENY" />
            <PatternLayout pattern="${PATTERN}" />
        </File>
    </Appenders>
    <!--然后定义logger,只有定义了logger并引入的appender,appender才会生效 -->
    <Loggers>
        <!--建立一个默认的Root的logger,记录大于level高于warn的信息,如果这里的level高于Appenders中的,则Appenders中也是以此等级为起点,比如,这里level="fatal",则Appenders中只出现fatal信息 -->
        <!-- 生产环境level>=warn -->
        <Root level="debug">
            <!-- 输出器,可选上面定义的任何项组合,或全选,做到可随意定制 -->
            <appender-ref ref="ConsoleLog" />
            <appender-ref ref="ERRORLog" />
            <appender-ref ref="APPLog" />
        </Root>
        <!-- 第三方日志系统 -->
        <!--过滤掉spring和mybatis的一些无用的DEBUG信息,也可以在spring boot 的logging.level.org.springframework=FATAL设置-->
        <logger name="org.springframework" level="DEBUG"></logger>
        <logger name="java.sql.Connection" level="DEBUG"></logger>
        <logger name="java.sql.Statement" level="DEBUG"></logger>
        <logger name="java.sql.PreparedStatement" level="DEBUG"></logger>
    </Loggers>
</Configuration>

上面的配置使用的是PatternLayout,只是普通的配置并没有实现数据脱敏

4、自定义PatternLayout实现数据脱敏

在log4j2配置文件中使用的是PatternLayout实现日志的格式,那么我们可以自定义一个PatternLayout来实现日志的过滤脱敏。/

/**
 * log4j2 脱敏插件
 * 继承AbstractStringLayout
 **/
@Plugin(name = "CustomPatternLayout", category = Node.CATEGORY, elementType = Layout.ELEMENT_TYPE, printObject = true)
public class CustomPatternLayout extends AbstractStringLayout {


    public final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CustomPatternLayout.class);
    private PatternLayout patternLayout;


    protected CustomPatternLayout(Charset charset, String pattern) {
        super(charset);
        patternLayout = PatternLayout.newBuilder().withPattern(pattern).build();
        initRule();
    }

    /**
     * 要匹配的正则表达式map
     */
    private static Map<String, Pattern> REG_PATTERN_MAP = new HashMap<>();
    private static Map<String, String> KEY_REG_MAP = new HashMap<>();


    private void initRule() {
        try {
            if (MapUtils.isEmpty(Log4j2Rule.regularMap)) {
                return;
            }
            Log4j2Rule.regularMap.forEach((a, b) -> {
                if (StringUtils.isNotBlank(a)) {
                    Map<String, String> collect = Arrays.stream(a.split(",")).collect(Collectors.toMap(c -> c, w -> b, (key1, key2) -> key1));
                    KEY_REG_MAP.putAll(collect);
                }
                Pattern compile = Pattern.compile(b);
                REG_PATTERN_MAP.put(b, compile);
            });

        } catch (Exception e) {
            logger.info(">>>>>> 初始化日志脱敏规则失败 ERROR:{}", e);
        }

    }

    /**
     * 处理日志信息,进行脱敏
     * 1.判断配置文件中是否已经配置需要脱敏字段
     * 2.判断内容是否有需要脱敏的敏感信息
     * 2.1 没有需要脱敏信息直接返回
     * 2.2 处理: 身份证 ,姓名,手机号敏感信息
     */
    public String hideMarkLog(String logStr) {
        try {
            //1.判断配置文件中是否已经配置需要脱敏字段
            if (StringUtils.isBlank(logStr) || MapUtils.isEmpty(KEY_REG_MAP) || MapUtils.isEmpty(REG_PATTERN_MAP)) {
                return logStr;
            }
            //2.判断内容是否有需要脱敏的敏感信息
            Set<String> charKeys = KEY_REG_MAP.keySet();
            for (String key : charKeys) {
                if (logStr.contains(key)) {
                    String regExp = KEY_REG_MAP.get(key);
                    logStr = matchingAndEncrypt(logStr, regExp, key);
                }
            }
            return logStr;
        } catch (Exception e) {
            logger.info(">>>>>>>>> 脱敏处理异常 ERROR:{}", e);
            //如果抛出异常为了不影响流程,直接返回原信息
            return logStr;
        }
    }

    /**
     * 正则匹配对应的对象。
     *
     * @param msg
     * @param regExp
     * @return
     */
    private static String matchingAndEncrypt(String msg, String regExp, String key) {
        Pattern pattern = REG_PATTERN_MAP.get(regExp);
        if (pattern == null) {
            logger.info(">>> logger 没有匹配到对应的正则表达式 ");
            return msg;
        }
        Matcher matcher = pattern.matcher(msg);
        int length = key.length() + 5;
        boolean contains = Log4j2Rule.USER_NAME_STR.contains(key);
        String hiddenStr = "";
        while (matcher.find()) {
            String originStr = matcher.group();
            if (contains) {
                // 计算关键词和需要脱敏词的距离小于5。
                int i = msg.indexOf(originStr);
                if (i < 0) {
                    continue;
                }
                int span = i - length;
                int startIndex = span >= 0 ? span : 0;
                String substring = msg.substring(startIndex, i);
                if (StringUtils.isBlank(substring) ||  !substring.contains(key)) {
                    continue;
                }
                hiddenStr = hideMarkStr(originStr);
                msg = msg.replace(originStr, hiddenStr);
            } else {
                hiddenStr = hideMarkStr(originStr);
                msg = msg.replace(originStr, hiddenStr);
            }

        }
        return msg;
    }

    /**
     * 标记敏感文字规则
     *
     * @param needHideMark
     * @return
     */
    private static String hideMarkStr(String needHideMark) {
        if (StringUtils.isBlank(needHideMark)) {
            return "";
        }
        int startSize = 0, endSize = 0, mark = 0, length = needHideMark.length();

        StringBuffer hideRegBuffer = new StringBuffer("(\\S{");
        StringBuffer replaceSb = new StringBuffer("$1");

        if (length > 4) {
            int i = length / 3;
            startSize = i;
            endSize = i;
        } else {
            startSize = 1;
            endSize = 0;
        }

        mark = length - startSize - endSize;
        for (int i = 0; i < mark; i++) {
            replaceSb.append("*");
        }
        hideRegBuffer.append(startSize).append("})\\S*(\\S{").append(endSize).append("})");
        replaceSb.append("$2");
        needHideMark = needHideMark.replaceAll(hideRegBuffer.toString(), replaceSb.toString());
        return needHideMark;
    }


    /**
     * 创建插件
     */
    @PluginFactory
    public static Layout createLayout(@PluginAttribute(value = "pattern") final String pattern,
                                      @PluginAttribute(value = "charset") final Charset charset) {
        return new CustomPatternLayout(charset, pattern);
    }


    @Override
    public String toSerializable(LogEvent event) {
        return hideMarkLog(patternLayout.toSerializable(event));
    }
}

5、自定义脱敏规则

6、修改log4j2.xml配置文件

<PatternLayout pattern="${PATTERN}" />  
改为  
<CustomPatternLayout pattern="${PATTERN}" />

7、验证

image.png