GagandeepS017/privacy-preservation-public-cloud

# 公有云中的隐私保护 [](https://www.python.org/) [](https://flask.palletsprojects.com/) [](https://react.dev/) [](https://vitejs.dev/) [](https://jwt.io/) [](LICENSE) 这是我在 BMS College of Engineering (2021-22) 的工程学士（信息科学）毕业设计项目的参考实现。原始源码已丢失，因此本仓库是一次干净、可运行的重建，忠实于原始项目报告，并使用现代工具链进行了重构，确保能够真正运行。有关各部分如何对应报告内容，请参阅 [docs/ARCHITECTURE.md](docs/ARCHITECTURE.md)。（提示：将你的报告 PDF 放在 `docs/capstone-report.pdf` 处，以便与代码保存在一起。） ## 背景 云计算非常便利，但它迫使人们做出艰难的取舍：一旦你上传了文件，云服务提供商的服务器，进而其员工，在技术上就掌握了该文件的密钥。用户失去了对数据存储位置及读取权限的可见性，而且任何来自提供商内部环境的访问，即使是不合法的，看起来也是合法的。报告将其定义为核心问题：数据所有者需要一种在公有云中控制对其自身数据访问权限的方法，确保只有所有者本人才能访问。 本项目用一个简单的想法回答了这个问题。它没有依赖云主机来监督访问，而是在云前端部署了一个独立的认证器。只有携带该认证器签发的 token 的请求才会被视为有效，因此源自云内部的请求（例如，好奇的主机）因为没有 stamp 会被拒绝。其结果是在云服务提供商已有的保护基础之上，增加了一层由所有者控制的隐私保护。 ## 功能 公有云用户必须相信云服务提供商不会读取他们的数据。本项目通过在云前端添加一个独立的认证器来消除这一假设： - 用户通过我们的服务器（而非云主机）进行认证，并接收一个 JWT access token。 - 每个对受保护资源的请求都必须在其 `Authorization: Bearer ` 标头中携带该 token。服务器会对每个请求进行 stamp 和验证。 - 没有 token 会返回 401 Unauthorized。访问他人的文件会返回 403 Forbidden。一个有效且经授权的请求会返回 200 OK。 - token 仅存在于浏览器的 session storage 中，并且在用户注销的瞬间，服务器端会立即将其撤销。 - 一个可选的生物识别第二因素（通过 [Exadel CompreFace](https://github.com/exadel-inc/CompreFace) 进行人脸验证）可以叠加在上面，以实现更高保障级别的登录。 ## 架构 ``` flowchart LR U[User / Browser
React app] -->|1. email + password| A[Authenticator
Flask + JWT] A -->|2. signed access token| U U -->|3. request + Bearer token| A A -->|4. verify and stamp| C[(Cloud resources
files / data)] C -->|5. 200 / 401 / 403| U A -.optional.-> F[CompreFace
face verification] ``` 请求生命周期： ``` sequenceDiagram participant B as Browser (React) participant S as Authenticator (Flask) participant DB as SQLite B->>S: POST /api/token {email, password} S->>DB: verify password hash DB-->>S: user record S-->>B: 200 { access_token } (stored in sessionStorage) B->>S: GET /api/hello (Authorization: Bearer ) S-->>B: 200 { message } authorized B->>S: POST /api/logout (Authorization: Bearer ) S->>S: add token jti to revocation list S-->>B: 200, token no longer valid ``` ## 技术栈 | 层级 | 技术 | | ---------- | --------------------------------------------------- | | 前端 | React 18, React Router 6, Vite 5 | | 后端 | Python 3, Flask, Flask-JWT-Extended, Flask-CORS | | 认证 | JSON Web Tokens (HS256), Werkzeug password hashing | | 存储 | SQLite (standard library, zero external DB) | | 生物识别 | Exadel CompreFace (optional, Docker) | | 测试 | pytest | ## 快速开始 你需要 Python 3.10+ 和 Node 18+。 ### 1. 后端 (API) ``` cd backend python -m venv venv # Windows venv\Scripts\activate # macOS / Linux source venv/bin/activate pip install -r requirements.txt cp .env.example .env # Windows: copy .env.example .env python run.py # http://127.0.0.1:3001 ``` 首次运行时，系统会创建数据库并注入一个演示账号（`test` / `test`），其中包含几个示例文件。 ### 2. 前端 (Web 应用) 在第二个终端中： ``` cd frontend npm install npm run dev # http://localhost:3000 ``` 打开 http://localhost:3000，点击 Login，并使用 `test` / `test` 登录。Vite 开发服务器会将所有 `/api/*` 调用代理到 Flask 后端，因此你只需处理一个源。 ## API 参考 Base URL: `http://127.0.0.1:3001` | 方法 | Endpoint | 认证 | 描述 | | ------ | ------------------- | ------ | ---------------------------------------------- | | GET | `/api/health` | none | 存活探针，以及人脸认证是否开启。 | | POST | `/api/register` | none | 创建一个新用户 `{email, password}`。 | | POST | `/api/token` | none | 登录；返回 `{ access_token }`。 | | GET | `/api/me` | Bearer | 当前用户的个人资料。 | | GET | `/api/hello` | Bearer | 标准的受保护资源。 | | GET | `/api/files` | Bearer | 列出调用者的云文件。 | | GET | `/api/files/` | Bearer | 读取一个文件（如果不是所有者则返回 403）。 | | POST | `/api/logout` | Bearer | 撤销当前 token。 | | GET | `/api/face/status` | none | 是否已配置 CompreFace。 | | POST | `/api/face/verify` | Bearer | 通过 CompreFace 验证两个人脸图像 (base64)。 |

示例：登录并调用受保护路由

``` # 1. 获取 token TOKEN=$(curl -s -X POST http://127.0.0.1:3001/api/token \ -H "Content-Type: application/json" \ -d '{"email":"test","password":"test"}' | python -c "import sys,json;print(json.load(sys.stdin)['access_token'])") # 2. 使用它 curl http://127.0.0.1:3001/api/hello -H "Authorization: Bearer $TOKEN" # {"message":"test is successfully logged in for cloud access."} # 3. 没有 token curl -i http://127.0.0.1:3001/api/hello # 401 {"msg":"Missing Authorization Header"} ```

## 可选：人脸验证 (CompreFace) 报告中的第二因素使用了 [Exadel CompreFace](https://github.com/exadel-inc/CompreFace)，这是一个免费、自托管的人脸识别服务。它默认是禁用的，因此应用无需任何额外基础设施即可运行。要启用它： 1. 使用 Docker 运行 CompreFace（参见他们的[快速开始](https://github.com/exadel-inc/CompreFace#getting-started-with-compreface)）。 2. 在 CompreFace UI 中创建一个 Face Verification 服务并复制其 API key。 3. 在 `backend/.env` 中设置： COMPREFACE_URL=http://localhost:8000 COMPREFACE_API_KEY= FACE_SIMILARITY_THRESHOLD=0.95 4. 重启后端。`POST /api/face/verify` 现在会代理到 CompreFace，并且只有在相似度超过阈值时才接受登录。 ## 测试 ``` cd backend venv\Scripts\activate # or: source venv/bin/activate pytest -q ``` 测试套件涵盖了整个流程：健康检查、登录、错误凭证 (401)、受保护访问 (200)、所有权强制执行 (403)、注册以及基于注销的 token 撤销。 ## 项目结构 ``` . ├── backend/ │ ├── run.py # dev entry point │ ├── requirements.txt │ ├── .env.example │ ├── src/ │ │ ├── __init__.py # Flask app factory + JWT handlers │ │ ├── config.py # env-driven configuration │ │ ├── database.py # SQLite data layer │ │ ├── auth.py # /register /token /logout /me │ │ ├── protected.py # /hello /files (token-gated) │ │ └── face.py # /face/* CompreFace proxy (optional) │ └── tests/ │ └── test_auth.py ├── frontend/ │ ├── index.html │ ├── vite.config.js # dev server + /api proxy │ └── src/ │ ├── main.jsx │ ├── App.jsx # routes │ ├── api.js # fetch client + token storage │ ├── auth/AuthContext.jsx │ ├── components/ # Navbar, ProtectedRoute │ └── pages/ # Home, Login, Dashboard, Logout ├── docs/ │ └── ARCHITECTURE.md ├── LICENSE └── README.md ``` ## 路线图 直接来自报告的未来增强功能，外加一些生产环境的注意事项： - [ ] 将 CompreFace 人脸 token 作为真正的第二因素接入登录流程。 - [ ] 将 token 撤销列表持久化到 Redis 中（目前在进程内）。 - [ ] 文件上传/下载到真正的对象存储（兼容 S3）。 - [ ] Refresh tokens 加上短期的 access tokens。 - [ ] 使用 `docker-compose` 对整个技术栈进行 Docker 化。 ## 作者 - Gagandeep S (1BM18IS035) - Deevith H T (1BM18IS031) 指导老师：Prof. Chandrakala G Raju，BMS College of Engineering，信息科学与工程系。 ## 许可证 基于 [MIT License](LICENSE) 发布。

标签：Flask, JWT, React, Syscalls, 云存储, 安全规则引擎, 网络安全, 逆向工具, 隐私保护