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 base64def 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_base64def 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 base64def 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] & 15h = (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 == '')