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# Fail2ban 安全检测与人工封禁平台设计方案
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> 版本：V1.0（需求评审稿）<br>
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> 日期：2026-08-14<br>
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> 范围：运营端自研 UI、安全检测、阈值配置、告警处置、人工封禁与解封<br>
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> 边界：第一版不自动封禁、不开放任意 Fail2ban/防火墙命令、不在线编辑正则表达式
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## 1. 建设目标
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在运营端“安全控制”下建设自研安全检测面板，统一接收 SSH、运营端登录、客户端登录、CMPP 入站和 HTTP API 的异常行为，按照可配置规则聚合为安全告警。平台管理员查看证据后，可人工执行固定时长封禁、解封、忽略或加入保护名单。
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第一版采用“检测与执行分离”原则：
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1. Fail2ban 和应用侧检测器只生成事件及告警，不自动修改防火墙。
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2. 人工点击“封禁”后，后端重新校验告警、真实 IP、保护名单、执行目标和操作权限。
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3. 只有受限安全代理可以执行系统级封禁；NestJS 不直接获得 root、通用 sudo 或任意 shell 能力。
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4. PostgreSQL 保存配置、事件、告警、封禁事实和操作审计；页面不得使用 mock、静态数据或 localStorage 伪造状态。
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## 2. 第一版范围
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### 2.1 检测类型
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| 规则编码 | 检测对象 | 事件来源 | 第一版默认建议值 | 默认风险 |
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| --- | --- | --- | --- | --- |
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| `admin_login_failure` | 运营端账号登录失败 | NestJS 结构化安全事件 | 同一 IP 10 分钟 8 次 | 中 |
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| `client_login_failure` | 客户端账号登录失败 | NestJS 结构化安全事件 | 同一 IP 10 分钟 8 次 | 中 |
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| `ssh_auth_failure` | SSH 12022 认证失败 | journald + Fail2ban filter | 同一 IP 10 分钟 6 次 | 高 |
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| `cmpp_auth_failure` | CMPP 17890 未知账号、认证失败或不允许 IP | Gateway 结构化安全事件 | 同一 IP 5 分钟 5 次 | 高 |
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| `cmpp_protocol_abuse` | 非法协议包、异常版本或高频无效连接 | Gateway 结构化安全事件 | 同一 IP 1 分钟 20 次 | 高 |
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| `http_invalid_api_key` | HTTP API 错误或未知访问密钥 | NestJS HTTP API 鉴权事件 | 同一 IP 5 分钟 10 次 | 高 |
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| `http_signature_failure` | HTTP API 签名缺失、格式错误或验签失败 | NestJS HTTP API 验签事件 | 同一 IP 5 分钟 10 次 | 高 |
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| `http_replay_attempt` | nonce、时间戳或幂等凭证重放 | NestJS HTTP API 验签事件 | 同一 IP 10 分钟 3 次 | 严重 |
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| `http_malicious_scan` | 扫描敏感路径、跨路径高频 404、明显漏洞探测 | Nginx 结构化日志 + Fail2ban filter | 同一 IP 1 分钟 20 次且涉及至少 8 个不同路径 | 高 |
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表中数值只是首次安装默认值，必须保存到真实数据库并可在运营端配置。业务 400、正常参数校验失败、合法客户偶发时钟偏差、普通 404、供应商连接失败不得直接归类为攻击。
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### 2.2 处置能力
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- 查看检测总览、趋势、来源、风险等级、Top IP 和待处置告警。
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- 查看告警详情、脱敏日志证据、规则快照和历史处置。
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- 人工封禁固定时长：10 分钟、1 小时、24 小时、7 天。
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- 人工解封、忽略告警、加入保护名单。
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- 查看当前真实封禁、执行目标、到期时间和同步状态。
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- 配置检测规则阈值、时间窗口、冷却时间、风险等级和启停状态。
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- 查看 Fail2ban、事件采集器、安全代理、规则版本及封禁执行器健康状态。
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### 2.3 第一版不做
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- 自动封禁。
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- 永久封禁或前端输入任意封禁秒数。
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- 在线编辑 Fail2ban regex、日志路径、action、iptables/nftables 或 Nginx 配置文本。
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- 从页面执行任意 shell、`fail2ban-client`、`systemctl` 或防火墙命令。
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- 自动将外部威胁情报加入封禁。
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- 删除原始告警和处置历史。
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## 3. 总体架构
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sshd journal ── Fail2ban 检测 jail ─┐
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Nginx access/error ─ Fail2ban jail ─┤
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NestJS 登录/HTTP 鉴权安全事件 ──────┤
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Go Gateway CMPP 安全事件 ───────────┤
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↓
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Security Event Collector
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↓
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PostgreSQL 事件、规则、告警、封禁
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↓
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NestJS 运营端安全 API
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↓
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自研运营端 UI
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↓ 人工确认
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Root Security Agent (Unix Socket)
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↓ ↓
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nftables/manual jail Nginx real-IP deny
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```
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### 3.1 组件职责
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#### Fail2ban
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- 读取 sshd 和 Nginx 等系统日志。
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- 使用固定、随版本发布的 filter 识别失败行为。
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- 根据已生效规则计算窗口与阈值。
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- 触发“告警事件 action”，但不直接封禁。
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- 不作为平台告警历史和真实封禁状态的唯一数据源。
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#### 应用侧安全事件
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NestJS 和 Gateway 对其掌握真实业务语义的事件直接产生结构化安全事件，避免只靠文本正则猜测：
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- 登录入口、失败类型和真实请求 IP。
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- HTTP API 密钥查找失败、签名失败、重放拒绝。
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- CMPP 账号、AuthenticatorSource 校验、IP 白名单和协议异常。
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任何安全事件不得记录明文密码、完整 API 密钥、签名密钥、AuthenticatorSource 或完整短信内容；账号、密钥标识只保存脱敏值或不可逆指纹。
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#### Security Event Collector
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- 通过受限 Unix Socket 或 root 写入、collector 只读的事件目录接收 Fail2ban 事件。
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- 校验事件版本、规则编码、IP、时间和来源。
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- 写入 PostgreSQL，并依据数据库规则做幂等聚合。
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- 维护最后事件时间、丢弃数量和解析失败指标。
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#### Root Security Agent
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- 独立于 NestJS，以最小 root 权限运行。
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- 仅监听本机 Unix Socket，不监听 TCP 公网端口。
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- 只接受固定 JSON 协议：`block`、`unblock`、`status`、`apply_rule_version`。
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- 对规则编码、执行器、IPv4/IPv6、时长和幂等键做白名单校验。
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- 使用无 shell 参数数组或原生库执行，不拼接命令。
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- 原子生成平台专属配置文件，校验后才 reload；失败保留旧版本。
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#### NestJS
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- 读取真实 PostgreSQL 告警和配置。
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- 执行 RBAC、近期重新认证、保护名单和状态校验。
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- 创建封禁操作记录并调用本地安全代理。
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- 根据代理回读结果确认真实封禁状态。
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- 不以 root 运行，不直接写 `/etc/fail2ban/*` 或防火墙。
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## 4. Cloudflare 与执行器选择
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恢复 `CF-Connecting-IP` 只能让 Nginx/应用识别访客真实 IP，并不会改变到达服务器的 TCP 源地址。对 `sms.lisglo.com` 的 Cloudflare 橙云流量，nftables 封禁访客真实 IP 无效，误封 Cloudflare 节点反而可能中断全站。
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第一版按入口固定执行器：
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| 入口 | 网络形态 | 检测 IP | 人工封禁执行器 |
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| --- | --- | --- | --- |
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| 运营端、客户端 | Cloudflare 橙云 | 经过可信 Cloudflare 网段恢复的真实 IP | Nginx real-IP deny；未来可扩展 Cloudflare API |
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| `api.lisglo.com` | 灰云直连 | TCP 源 IP | nftables/manual jail |
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| SSH 12022 | 公网直连 | TCP 源 IP | nftables/manual jail |
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| CMPP 17890 | 公网直连 | Gateway TCP 远端 IP | nftables/manual jail |
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只有当请求 TCP 来源属于定期同步的 Cloudflare 官方网段时，才信任 `CF-Connecting-IP`。客户端直连源站时提供的同名 Header 必须忽略。配置上线前必须用真实请求证明日志、事件和页面展示 IP 一致。
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## 5. 可配置规则
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### 5.1 可配置字段
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- 启用状态 `enabled`。
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- 统计窗口 `windowSeconds`。
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- 触发阈值 `threshold`。
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- 不同目标数量阈值 `distinctTargetThreshold`，仅恶意扫描等规则使用。
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- 告警冷却时间 `cooldownSeconds`。
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- 风险等级 `severity`。
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- 聚合维度，只能从规则预置集合选择，例如 `ip`、`ip+accountFingerprint`。
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- 默认封禁时长和允许的最大封禁时长。
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- 是否允许人工封禁；只读检测规则可以关闭封禁按钮。
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### 5.2 不可由页面配置的字段
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- filter 正则表达式。
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- 日志文件路径和 journal unit。
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- shell 命令、Fail2ban action、nftables 表/链。
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- Unix Socket 路径、systemd 服务名。
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- Cloudflare 可信网段来源。
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- 规则到执行器的映射。
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这些内容属于发布资产，必须通过代码评审、自动化测试和标准部署更新。
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### 5.3 配置保护
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- 每类规则设置服务端最小值、最大值和允许枚举；前端约束不能替代后端校验。
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- 阈值修改使用乐观锁版本号，防止多人覆盖。
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- 保存后生成新规则版本，安全代理先语法校验，再原子切换并 reload。
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- reload 失败时数据库状态标记 `apply_failed`，保留旧生效版本，页面明确展示“已保存但未生效”。
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- 每次变更保存操作人、原因、旧值、新值、生效版本、代理回执和时间。
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- 配置修改要求 `security.rule.manage` 权限和近期重新认证。
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## 6. 数据模型
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### 6.1 `SecurityDetectionRule`
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- `id`、`code`（唯一）、`name`、`category`、`description`。
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- `enabled`、`windowSeconds`、`threshold`、`distinctTargetThreshold`。
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- `cooldownSeconds`、`severity`、`groupingMode`。
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- `manualBlockAllowed`、`defaultBlockDurationSeconds`、`maxBlockDurationSeconds`。
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- `configVersion`、`effectiveVersion`、`applyStatus`、`lastApplyError`。
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- `updatedById`、`createdAt`、`updatedAt`。
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### 6.2 `SecurityDetectionEvent`
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- `id`、`eventKey`（唯一幂等键）、`ruleCode`、`sourceType`。
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- `sourceIp`、`accountFingerprint`、`targetFingerprint`、`requestPathNormalized`。
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- `occurredAt`、`receivedAt`、`evidenceSummary`、`metadata`。
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- `collectorInstanceId`、`ruleVersion`。
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`metadata` 使用后端安全 DTO，仅保存允许字段；禁止保存密钥和完整认证材料。
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### 6.3 `SecurityAlert`
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- `id`、`alertNo`、`fingerprint`、`ruleId`、`ruleSnapshot`。
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- `sourceIp`、`status`、`severity`。
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- `firstOccurredAt`、`lastOccurredAt`、`eventCount`、`distinctTargetCount`。
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- `cooldownUntil`、`assignedToId`、`handledById`、`handledAt`、`handleReason`。
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- `blockId`、`createdAt`、`updatedAt`。
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同一规则、IP、聚合维度和窗口桶使用唯一 fingerprint，重复采集只增加计数，不重复创建告警。
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### 6.4 `SecurityBlock`
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- `id`、`operationKey`（唯一）、`alertId`、`sourceIp`。
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- `executorType`、`executorTarget`、`durationSeconds`。
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- `status`：`requested/applying/blocked/unblock_requested/unblocked/expired/failed`。
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- `startedAt`、`expiresAt`、`verifiedAt`、`errorMessage`。
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- `requestedById`、`requestReason`、`unblockedById`、`unblockReason`。
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- `agentOperationId`、`createdAt`、`updatedAt`。
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### 6.5 `SecurityProtectedNetwork`
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- IP/CIDR、名称、类型、适用入口、启停状态、来源和备注。
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- 系统内置保护项不可从页面删除，只允许通过受控发布更新。
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- 人工保护项新增、修改和停用均要求重新认证和审计。
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## 7. 状态机与并发控制
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### 7.1 告警状态
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```text
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pending ──→ block_requested ──→ blocked ──→ unblocked
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│ └──────────→ block_failed
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├──→ ignored
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├──→ whitelisted
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└──→ expired
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```
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- `pending` 仅表示达到检测阈值，绝不代表已被防火墙封禁。
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- 封禁按钮通过数据库条件更新原子认领，只有一名操作人能进入 `block_requested`。
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- 代理执行成功后必须回读执行器状态，确认存在真实规则才写 `blocked`。
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- 网络超时导致结果不确定时先查询 `operationKey`，不得盲目重复封禁。
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- 忽略、保护名单和封禁互斥；状态变化后旧页面操作返回 409。
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### 7.2 封禁到期
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- 执行器负责真实到期解除；平台定时回读并同步 `expired`。
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- 平台任务只做状态对账，不能仅靠数据库时间把记录标记为已解封。
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- 对账发现执行器缺失、额外规则或到期未解除时生成系统告警。
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## 8. 后端接口
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```text
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GET /api/admin/security-detection/overview
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GET /api/admin/security-detection/trends
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GET /api/admin/security-detection/alerts
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GET /api/admin/security-detection/alerts/:id
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POST /api/admin/security-detection/alerts/:id/block
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POST /api/admin/security-detection/alerts/:id/ignore
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POST /api/admin/security-detection/alerts/:id/protect
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GET /api/admin/security-detection/blocks
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POST /api/admin/security-detection/blocks/:id/unblock
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GET /api/admin/security-detection/rules
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PUT /api/admin/security-detection/rules/:id
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GET /api/admin/security-detection/protected-networks
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GET /api/admin/security-detection/health
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```
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封禁请求只接受固定时长枚举和原因。IP、规则、入口和执行器全部从告警及服务端映射读取，禁止前端重传或覆盖。
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## 9. 权限与审计
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| 权限 | 能力 |
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| --- | --- |
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| `security.alert.read` | 查看面板、告警和脱敏证据 |
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| `security.alert.handle` | 忽略告警、分派和填写处置说明 |
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| `security.block.manage` | 人工封禁与解封 |
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| `security.rule.manage` | 修改阈值、启停规则和保护名单 |
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封禁、解封、修改规则和保护名单必须要求近期重新认证；所有动作写入 `OperationLog`，记录资源、操作人、IP、原因、旧值、新值、代理回执和最终结果。读取完整证据也应记录访问审计。
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## 10. 自研 UI 信息架构
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菜单位置：`安全控制 / 安全检测`。
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### 10.1 总览
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- 待处置、高风险、当前真实封禁、24 小时攻击 IP、封禁失败五个指标。
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- 24 小时/7 天检测事件与告警趋势。
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- 按规则类型、入口和风险等级分布。
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- Top 攻击 IP、Top 扫描路径、Top 被尝试账号指纹。
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- Fail2ban、collector、agent、规则版本和执行器健康卡片。
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### 10.2 告警中心
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- 按关键词、IP、规则、风险、状态、入口和日期筛选，真实后端分页。
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- 列表展示风险、IP、类型、触发数、不同目标数、首次/最近时间、状态和操作。
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- 详情抽屉展示规则快照、聚合时间线、脱敏证据、关联告警和处置历史。
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- 封禁确认弹窗展示执行器、影响入口、时长、保护名单结果、近期合法访问提示和必填原因。
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### 10.3 规则配置
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- 使用平台现有自研 Card、Table、Tag、Modal、Form、Pagination 和图表体系，不嵌入 Fail2ban 第三方面板。
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- 每项配置展示当前生效值、待生效值、最后修改人和应用状态。
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- 数字输入同时展示单位、允许范围和默认建议值。
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- 保存前展示变更对比；应用失败不能显示成功 toast。
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### 10.4 封禁与保护名单
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- 独立展示真实封禁状态、执行器、到期时间、来源告警和操作人。
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- 保护名单命中时封禁按钮禁用并说明原因。
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- 不同执行器使用明确标签，避免把 Nginx deny 误称为防火墙封禁。
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## 11. 检测准确性要求
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### 11.1 HTTP API
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- 错误密钥：只记录不可逆密钥指纹，不记录完整 Header 或密钥。
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- 签名错误：区分缺失、格式错误、算法不支持、验签失败和时间偏差。
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- 重放：只有 nonce/幂等凭证已被真实使用或时间戳明显重复时计入；正常幂等重试按既有接口语义处理。
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- 恶意扫描：使用标准化路径，不保存 query 中的敏感值；规则需要“次数 + 不同路径数”双阈值，避免单个合法 404 被判攻击。
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- 反向代理真实 IP 必须经过可信代理链验证，禁止直接信任客户端 Header。
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### 11.2 CMPP
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- 未知账号、错误 AuthenticatorSource、不允许 IP、停用企业/应用和协议异常分别分类。
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- 不记录明文密码、完整 AuthenticatorSource 或平台配置密钥。
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- 正常断线、心跳超时、最大连接数限制和服务重启恢复不计为恶意认证。
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### 11.3 登录
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- 账号锁定仍由现有账户安全逻辑负责，安全检测面板不替代账号锁定。
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- 图形验证码错误、账号错误、密码错误和角色入口错误分别保存分类，但页面证据统一脱敏。
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- 一个入口的登录失败不得清理另一个入口的有效会话。
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## 12. 保留与隐私
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- 原始检测事件默认在线保留 30 天，聚合告警、封禁记录和操作审计默认保留 180 天；最终期限在上线前由安全和运营确认。
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- 清理使用小批量、可恢复任务；不得删除仍关联活动封禁、未完成处置或审计保留期内的数据。
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- 页面和导出默认脱敏账号、路径参数、User-Agent 中的可识别信息。
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- 第一版不提供原始日志全文导出。
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## 13. 可用性与降级
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- Fail2ban 不可用：页面显示检测源异常，已有告警仍可查看；相关来源不允许宣称“无攻击”。
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- Collector 不可用：健康状态告警并记录事件积压；恢复后按事件键幂等补录。
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- Security Agent 不可用：封禁按钮返回明确失败，不修改告警为已封禁。
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- PostgreSQL 不可用：不允许执行无法审计的封禁操作。
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- 规则应用失败：继续使用上一生效版本，页面显示失败版本与原因。
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- Nginx 或 nftables 回读不一致：封禁状态标记异常并产生系统告警。
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## 14. 部署前置条件
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1. 将 `cmpp-api.service` 改为专用非 root 用户并完成文件、日志、MinIO/local storage 权限回归。
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2. 安装 Fail2ban，固定版本并使用 nftables 兼容 action。
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3. 为 Nginx、sshd、Gateway 和 NestJS 建立结构化、脱敏且可测试的事件格式。
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4. 验证 Cloudflare 可信 IP 网段、`real_ip_header` 和源站绕过防护。
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5. 建立 root security agent、Unix Socket 权限、systemd 加固和固定协议。
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6. 发布前备份 PostgreSQL、运行源码、环境文件、Fail2ban/Nginx 平台生成配置和 nftables 当前规则。
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## 15. 分阶段实施建议
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### 阶段 A：检测与只读面板
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- 数据模型、默认规则、结构化事件、collector、Fail2ban alert-only jail。
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- 总览、告警列表、详情、规则只读展示和健康状态。
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- 使用真实日志、真实 PostgreSQL 和真实接口验收。
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### 阶段 B：阈值配置
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- 规则编辑、版本、后端边界、受控配置编译、校验、原子应用和回滚。
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- 配置变更对比、近期认证和审计。
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### 阶段 C：人工封禁
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- Security Agent、执行器、固定时长封禁、解封、保护名单、幂等和状态对账。
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- Cloudflare/Nginx 与直连/nftables 分入口验收。
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阶段 A、B、C 可以作为同一第一版需求连续交付，但验收必须逐阶段通过，不能为了展示按钮而跳过权限隔离和真实执行验证。
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## 16. 第一版完成标准
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- 九类检测全部有真实事件来源、默认规则、可配置阈值和原子测试。
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- 自研 UI 通过真实 API 展示面板、告警、规则、封禁和健康数据。
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- HTTP 错误密钥、签名错误、重放和恶意扫描均纳入第一版。
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- NestJS 非 root，无法执行任意系统命令或编辑 Fail2ban 配置。
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- 人工封禁按入口选择正确执行器，Cloudflare 场景不使用无效的访客 IP nftables 封禁。
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- 保护名单、重新认证、权限、幂等、并发和操作审计全部通过。
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- 只有回读执行器确认真实生效后，页面才显示“已封禁”。
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- 不发送短信、不修改通道账号/密码/启停状态、企业余额或客户连接。
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