前后端交互常用的时间敏感算法
前后端交互常用的时间敏感算法
前后端交互中涉及时间敏感的算法主要用于确保数据传输的安全性、有效性和同步性。以下是一些常见的时间敏感算法和技术：
1. 基于时间戳的签名算法（HMAC）：
描述： HMAC（哈希消息认证码）是一种基于散列函数的消息认证码，通过在消息中添加时间戳，可以防止重放攻击。
应用： 用于API请求的认证和授权。例如，在请求头中包含时间戳和HMAC签名，服务器可以验证请求的时间戳是否在允许的时间窗口内。
import hmac
import hashlib
import time
import base64
def generate_signature(secret_key, message, timestamp):
# 创建带有时间戳的消息
message_with_timestamp = f"{message}:{timestamp}"
# 使用HMAC和SHA256哈希算法生成签名
signature = hmac.new(secret_key.encode(), message_with_timestamp.encode(), hashlib.sha256).digest()
# 将签名编码为Base64格式
signature_base64 = base64.b64encode(signature).decode()
return signature_base64
def verify_signature(secret_key, message, timestamp, signature, time_window=60):
# 获取当前时间戳
current_timestamp = int(time.time())
# 检查时间戳是否在允许的时间窗口内
if abs(current_timestamp - int(timestamp)) > time_window:
return False
# 生成待验证的签名
expected_signature = generate_signature(secret_key, message, timestamp)
# 比较生成的签名和传入的签名是否匹配
return hmac.compare_digest(expected_signature, signature)
# 使用示例
secret_key = "your_secret_key"
message = "your_message"
timestamp = str(int(time.time()))
# 生成签名
signature = generate_signature(secret_key, message, timestamp)
print(f"Generated Signature: {signature}")
# 验证签名
is_valid = verify_signature(secret_key, message, timestamp, signature)
print(f"Is signature valid? {is_valid}")
# 模拟延迟，测试签名失效
time.sleep(61)
is_valid_expired = verify_signature(secret_key, message, timestamp, signature)
print(f"Is signature valid after delay? {is_valid_expired}")
2. 时间戳防篡改技术：
描述： 在请求或数据中附加时间戳，并使用加密技术确保时间戳的完整性。
应用： 防止数据篡改和重放攻击。例如，支付系统中的交易请求通常会包含一个签名的时间戳。
3. 令牌（Token）过期机制：
描述： 通过设置令牌的有效期来控制其使用时间，过期后需要重新获取新的令牌。
应用： JWT（JSON Web Token）和OAuth等认证授权机制。JWT通常包含一个有效期字段（exp），服务器会验证令牌是否过期。
4. 基于时间的OTP（一次性密码）：
描述： TOTP（基于时间的一次性密码）是一种两步验证机制，通过当前时间生成一次性密码，通常每30秒更新一次。
应用： 用于双因素认证（2FA），提高账户安全性。
import time
import hmac
import hashlib
import struct
import base64
def get_totp_token(secret, time_step=30, digits=6):
# 将密钥解码为字节
key = base64.b32decode(secret, True)
# 获取当前时间的步数
current_time = int(time.time() // time_step)
# 将时间步数打包为字节格式
msg = struct.pack(">Q", current_time)
# 使用HMAC-SHA1算法生成哈希值
h = hmac.new(key, msg, hashlib.sha1).digest()
# 提取哈希值的一部分
o = h[19] & 15
h = (struct.unpack(">I", h[o:o + 4])[0] & 0x7fffffff)
print(h)
# 获取动态密码的数字部分
token = h % (10 ** digits)
return str(token).zfill(digits)
# 示例使用
secret = "JBSWY3DPEHPK3PXP" # 这是一个示例密钥，应为双方共享
token = get_totp_token(secret)
print("TOTP Token:", token)
print(token == '')
5. 时间同步协议（NTP）：
描述： NTP（网络时间协议）用于同步计算机系统之间的时钟，以确保前后端在同一个时间基准下运行。
应用： 分布式系统和微服务架构中，确保各个服务之间的时间一致性，防止由于时间不同步引起的错误。
6. 基于时间的缓存策略：
描述： 设置缓存数据的有效期（TTL），确保缓存的数据在特定时间内是有效的。
应用： 前端页面缓存和CDN缓存等，通过设定缓存时间来优化性能并减少服务器负载。
这些时间敏感的算法和技术在实际应用中通常会结合使用，以提供更高的安全性和可靠性。例如，在一个RESTful API的交互过程中，可能会同时使用HMAC签名、时间戳防篡改和令牌过期机制来确保请求的安全性和有效性。
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44777680/article/details/140145206
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