新零售实战 | 新零售业务安全的防御：WAF规则引擎与AI行为分析的动态联防体系

/**
 * SQL语义分析检测类 - 用于检测潜在SQL注入攻击
 * 通过语法解析和机器学习模型综合判断输入的有效性
 */
class SemanticAnalyzer {
  constructor() {
    // 初始化SQL解析器（MySQL方言）
    this.parser = new SQLParser({ dialect: 'mysql' });
    // 加载预训练的WAF检测模型
    this.model = tf.loadLayersModel('waf-model.json');
    // 特征向量包含的维度定义
    this.features = ['input_length', 'entropy', 'suspicious_functions'];
  }

  /**
   * 执行注入攻击检测
   * @param {string} payload - 待检测的原始输入字符串
   * @returns {Promise<boolean>} - 检测结果，true表示检测到潜在攻击
   */
  async detect(payload) {
    // 将输入解析为抽象语法树
    const ast = this.parser.parse(payload);
    
    // 从AST中提取特征向量（输入长度、信息熵、可疑函数计数）
    const featureVector = this._extractFeatures(ast);
    
    // 将特征向量转换为TensorFlow张量
    const tensor = tf.tensor([featureVector]);
    
    // 使用机器学习模型进行预测，阈值设为0.7
    return this.model.predict(tensor).dataSync()[0] > 0.7;
  }
}

/**
 * WAF 规则生成器类，负责协调本地规则分析与联邦规则同步
 * 实现动态规则生成、更新及虚拟补丁创建功能
 */
class RuleGenerator {
  constructor() {
    // 初始化规则存储池和联邦服务器地址
    this.rulePool = new Map();
    this.fedServer = 'https://waf-federation.com/api';
  }

  /**
   * 异步更新规则池：合并本地分析结果与联邦规则
   * @returns {Promise<void>} 无直接返回值，但会更新实例的rulePool
   */
  async updateRules() {
    // 获取本地日志分析模式
    const localPatterns = await this._analyzeLogs();
    
    // 请求联邦规则服务器获取最新规则
    const fedRules = await fetch(this.fedServer, {
      method: 'POST',
      body: JSON.stringify(localPatterns),
    });
    
    // 合并新旧规则池，保留唯一规则
    this.rulePool = new Map([...this.rulePool, ...fedRules]);
  }

  /**
   * 生成基于哈希的虚拟补丁规则
   * @param {string} payload - 需要防御的原始攻击载荷
   * @returns {string} 基于SHA-256哈希生成的正则表达式规则
   */
  generateVirtualPatch(payload) {
    // 创建载荷哈希值并提取前8位字符
    const hash = crypto.createHash('sha256').update(payload).digest('hex');
    return `regex:/(?:${hash.slice(0, 8)})/i`;
  }
}

// WAF核心检测模块
class WAFEngine {
  constructor(rules) {
    this.attackPatterns = this._compileRules(rules);
  }

  /**
   * 请求安全检查
   * @param {Request} request - HTTP请求对象
   * @returns {boolean} 是否安全请求
   */
  inspect(request) {
    const vectors = [
      request.query,
      request.body,
      request.headers['user-agent']
    ];

    return vectors.every(vec => 
      !this.attackPatterns.some(pattern => 
        pattern.test(vec)
      )
    );
  }

  // 规则编译方法（私有）
  _compileRules(rules) {
    return rules.map(rule => 
      new RegExp(rule.pattern, rule.modifiers)
    );
  }
}

// SQL注入检测规则示例
const sqlInjectionRules = [
  {
    pattern: "([';]+|\\b(ALTER|CREATE|DELETE|DROP|EXEC(UTE){0,1}|INSERT( +INTO){0,1}|MERGE|SELECT|UPDATE|UNION( +ALL){0,1})\\b)",
    modifiers: 'gi'
  }
];

// 动态规则更新示例
async function updateWAFRules() {
  const newRules = await SecurityAPI.fetchLatestRules();
  wafEngine.updateRules(newRules);
  
  // 热更新检测模式
  if (wafEngine.isCompiled) {
    wafEngine.recompile();
  }
}

/**
 * 使用AES-GCM算法加密数据（基于Web Cryptography API）
 * @param {string} data - 待加密的原始文本数据
 * @param {CryptoKey} key - 通过generateKey生成的CryptoKey对象
 * @returns {Promise<{iv: number[], ciphertext: number[]}>} 
 *          包含初始化向量和密文的对象，数组形式便于序列化
 */
async function encryptData(data, key) {
  // 生成12字节的随机初始化向量（IV），GCM模式推荐12字节长度
  const iv = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(12));

  // 执行加密操作：使用AES-GCM算法配置参数
  const encrypted = await crypto.subtle.encrypt(
    {
      name: 'AES-GCM',  // 选择认证加密模式
      iv: iv,           // 使用随机生成的初始化向量
    },
    key,  // 传入预先生成的加密密钥
    new TextEncoder().encode(data)  // 将字符串转为ArrayBuffer
  );

  // 将ArrayBuffer类型结果转换为普通数组便于处理
  return {
    iv: Array.from(iv),
    ciphertext: Array.from(new Uint8Array(encrypted)),
  };
}

const crypto = require('crypto');

/**
 * 动态TLS配置类，用于创建支持多加密套件和密钥轮转的HTTPS服务器
 * 实现特性：
 * - 支持现代加密协议套件
 * - 定期密钥轮转机制
 * - 安全强化配置
 */
class DynamicTLS {
  /**
   * 构造函数，初始化支持的加密套件列表
   */
  constructor() {
    // 支持的加密套件列表（包含国际标准和中国商用算法）
    this.ciphers = ['TLS_AES_256_GCM_SHA384', 'SM4-GCM-SM3', 'TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256'];
  }

  /**
   * 创建配置安全参数的HTTPS服务器实例
   * @returns {https.Server} 配置完成的HTTPS服务器实例
   */
  createServer() {
    // 配置安全参数：
    // - 强制使用TLS 1.3协议
    // - 指定加密套件优先级
    // - 禁用存在安全隐患的压缩功能
    return https.createServer({
      minVersion: 'TLSv1.3',
      ciphers: this.ciphers.join(':'),
      honorCipherOrder: true,
      secureOptions: crypto.constants.SSL_OP_NO_COMPRESSION,
      key: this._rotateKey(),
    });
  }

  /**
   * 密钥轮转策略实现
   * @returns {string} 当前时间窗口使用的私钥
   * @private
   */
  _rotateKey() {
    // 每5分钟轮转一次密钥（时间窗口计算）
    const now = Math.floor(Date.now() / (5 * 60 * 1000));
    // 从密钥仓库循环获取密钥（需要提前初始化keyStore）
    return keyStore.get(now % 3);
  }
}

/**
 * 生成浏览器设备指纹
 * 通过收集字体列表、Canvas渲染特征、WebGL供应商等信息生成唯一标识
 * @returns {string} SHA256哈希字符串形式的设备指纹
 */
function generateFingerprint() {
  // 创建Canvas元素并绘制基础图形（用于生成图形渲染指纹）
  const canvas = document.createElement('canvas');
  const ctx = canvas.getContext('2d');
  ctx.fillStyle = 'rgb(128,128,128)';
  ctx.fillRect(0, 0, 64, 64);

  // 收集多维度设备特征数据
  const features = {
    fontList: navigator.fonts.keys(),       // 系统字体列表
    canvasHash: hash(canvas.toDataURL()),  // Canvas渲染哈希值
    webglVendor: getWebGLVendor(),         // WebGL图形驱动信息
  };
  return sha256(JSON.stringify(features));
}

/**
 * 设备验证器类，用于管理和校验设备指纹
 * 通过记录已知设备指纹并计算偏差值进行验证
 */
class DeviceValidator {
  constructor() {
    // 存储已知设备指纹的Map（key为设备ID，value为指纹数据）
    this.knownDevices = new Map();
  }

  /**
   * 验证当前设备指纹是否符合预期
   * @param {string} currentPrint 当前设备指纹字符串
   * @returns {boolean} 指纹偏差值小于15%时返回true
   */
  verify(currentPrint) {
    const deviation = this._calcDeviation(currentPrint);
    return deviation < 0.15; // 允许15%的偏差
  }
}

const features = {
  fontList: ...,         // 软件特征
  canvasHash: ...,       // 硬件渲染特征
  webglVendor: ...       // 图形硬件特征
};

return deviation < 0.15; // 基于设备特征漂移规律的弹性阈值

/**
 * 用户行为分析模型类，用于检测异常行为模式
 * 通过马尔可夫链建立正常行为模式，实时分析会话事件流
 * 当检测到低概率事件序列时触发安全验证挑战
 */
class BehaviorModel {
  constructor() {
    // 初始化正常行为模式的马尔可夫链模型
    this.normalPatterns = new MarkovChain();
    // 存储当前会话的实时事件序列（最大保留最近50个事件）
    this.currentSession = [];
  }

  /**
   * 跟踪用户行为事件并实时进行风险分析
   * @param {Object} event - 用户行为事件对象，需包含动作类型、时间戳等元数据
   */
  track(event) {
    // 更新当前会话记录（采用滑动窗口机制控制内存占用）
    this.currentSession.push(event);

    // 使用最近3个事件进行状态转移概率分析（窗口大小根据实际场景调整）
    const prob = this.normalPatterns.transitionProbability(this.currentSession.slice(-3));
    
    // 当转移概率低于阈值时触发安全验证（阈值根据误报率要求调整）
    if (prob < 0.05) this._triggerChallenge();
  }

  /**
   * 内部方法：生成并展示安全验证挑战
   * 根据风险等级动态调整验证难度，设置10秒超时机制
   */
  _triggerChallenge() {
    // 创建交互式验证挑战实例
    const challenge = new PuzzleChallenge({
      difficulty: this._calcRiskLevel(), // 基于会话风险评分动态调整
      timeout: 10000, // 验证超时时间（毫秒）
    });
    
    // 在前端界面展示验证组件
    challenge.display();
  }
}