手機(jī)號(hào)碼一鍵登錄是最近兩三年出現(xiàn)的一種新型應(yīng)用登錄方式，比之前常用的短信驗(yàn)證碼登錄又方便了不少。登陸時(shí)，應(yīng)用首先向用戶展示帶有本機(jī)號(hào)碼掩碼的授權(quán)登錄頁(yè)面，用戶點(diǎn)擊“同意授權(quán)”的按鈕之后，應(yīng)用即可獲取到完整的本機(jī)號(hào)碼，從而完成用戶的登錄認(rèn)證。在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)用只要確認(rèn)登錄用的手機(jī)號(hào)碼是在綁定了此號(hào)碼的手機(jī)上發(fā)起的即可認(rèn)證成功，從這一點(diǎn)來(lái)看，它和短信驗(yàn)證碼登錄并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，都是一種設(shè)備認(rèn)證登錄方式。這篇文章就來(lái)捋一下其中的技術(shù)門(mén)道。

這幾年為了保護(hù)用戶的隱私安全，Android和iOS系統(tǒng)都限制了應(yīng)用獲取本機(jī)號(hào)碼的能力，即使通過(guò)某些技術(shù)手段獲取到了本機(jī)號(hào)碼，這個(gè)號(hào)碼還可能是被篡改的，所以應(yīng)用直接讀取本機(jī)號(hào)碼用于登錄是不可行的。那么這些應(yīng)用是怎么獲取到真實(shí)的本機(jī)號(hào)碼的呢？答案是電信運(yùn)營(yíng)商，手機(jī)要打電話、要上網(wǎng)、要計(jì)費(fèi)，運(yùn)營(yíng)商肯定能對(duì)應(yīng)到正確的手機(jī)號(hào)碼。國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商就是移動(dòng)、聯(lián)通、電信這三家，它們都開(kāi)放了這種能力。對(duì)于在互聯(lián)網(wǎng)大潮中被管道化的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，不失為一種十分有意義的積極進(jìn)取。

手機(jī)流量上網(wǎng)的原理

手機(jī)號(hào)碼一鍵登錄是借助手機(jī)流量上網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以先要搞清楚流量上網(wǎng)的原理。

目前網(wǎng)上已有很多關(guān)于一鍵登錄的技術(shù)文章，但是內(nèi)容基本雷同，關(guān)于獲取手機(jī)號(hào)碼的部分，所述都是通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)能力，語(yǔ)焉不詳，對(duì)于有追求的技術(shù)人來(lái)說(shuō)，難以忍受。這個(gè)章節(jié)就來(lái)介紹下這種從數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)獲取手機(jī)號(hào)碼的能力是如何實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橥ㄐ艑I(yè)知識(shí)十分繁雜，我也沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)的學(xué)習(xí)，大家也不想接觸到很多的專業(yè)名詞，所以這里只保留一些關(guān)鍵的專業(yè)名詞，盡量以通俗易懂的方式來(lái)理清這個(gè)機(jī)制。

五層網(wǎng)絡(luò)模型

對(duì)網(wǎng)絡(luò)比較熟悉的同學(xué)，應(yīng)該了解五層協(xié)議，那么手機(jī)流量上網(wǎng)時(shí)的五層網(wǎng)絡(luò)模型有何不同呢？

從上圖可以看出，手機(jī)流量上網(wǎng)的主要區(qū)別在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。在數(shù)據(jù)鏈路層，流量上網(wǎng)沒(méi)有MAC地址的概念，它采用一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP），手機(jī)端通過(guò)撥號(hào)方式建立這種PPP連接，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。在物理層，流量上網(wǎng)通過(guò)手機(jī)內(nèi)置的基帶模塊進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)工作，從而實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)基站之間的電磁波通信。

流量上網(wǎng)的機(jī)制

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議支持身份驗(yàn)證功能，手機(jī)端發(fā)起連接時(shí)會(huì)攜帶自己的身份證明，一般就是手機(jī)卡內(nèi)置的IMSI，這個(gè)IMSI也會(huì)保存在運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此基站就可以驗(yàn)證連接用戶的身份，當(dāng)然這個(gè)驗(yàn)證過(guò)程不是簡(jiǎn)單的對(duì)比IMSI，會(huì)有更多安全機(jī)制。為了更清楚的了解流量上網(wǎng)機(jī)制，下面再來(lái)一張4G流量上網(wǎng)時(shí)手機(jī)與運(yùn)營(yíng)商的交互示意圖：

核心組件

手機(jī)：這其中對(duì)流量上網(wǎng)起到關(guān)鍵作用的就是手機(jī)卡和基帶模塊。手機(jī)卡中保存了IMSI，全稱International Mobile Subscriber Identification Number，國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼。IMSI是手機(jī)卡的身份標(biāo)識(shí)。

基站：就是外邊常見(jiàn)的鐵架子信號(hào)塔，是一種能覆蓋一定范圍的無(wú)線電收發(fā)信息電臺(tái)，手機(jī)會(huì)連接到它，然后它再通過(guò)光纖連接到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信。

MME：Mobility Management Entity，移動(dòng)控制單元。手機(jī)建立連接時(shí)會(huì)先訪問(wèn)到這里，負(fù)責(zé)：手機(jī)與基站的接入控制，手機(jī)卡的鑒權(quán)、會(huì)話管理、安全傳輸，漫游控制、跨運(yùn)營(yíng)商通信等。

HSS：Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務(wù)器。保存本地簽約的手機(jī)卡信息，包括手機(jī)卡IMSI與手機(jī)號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，手機(jī)號(hào)的套餐信息、手機(jī)號(hào)的歸屬地信息等。

S-GW：Service Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)。4G環(huán)境下，用戶側(cè)與運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。訪問(wèn)能不能進(jìn)入，能做什么業(yè)務(wù)，去哪里做業(yè)務(wù)，是在這里控制的?？邕\(yùn)營(yíng)商計(jì)費(fèi)、漫游計(jì)費(fèi)等也在這里完成。

P-GW：PDN Gateway，PDN網(wǎng)關(guān)。運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)，手機(jī)真正上網(wǎng)就是通過(guò)它了。它會(huì)給手機(jī)分配一個(gè)IP地址，控制上網(wǎng)的速度，對(duì)流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)等。

PCRF：Policy and Charging Rules Function，策略與計(jì)費(fèi)控制單元，保存每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則。

上網(wǎng)過(guò)程

為了方便理解，這里將上網(wǎng)的過(guò)程大致分為兩個(gè)部分（和上圖的1、2對(duì)應(yīng)）：

• 1 接入：建立連接時(shí)，手機(jī)攜帶IMSI信息，通過(guò)基站訪問(wèn)到MME，MME通過(guò)HSS驗(yàn)證IMSI信息，然后MME進(jìn)行一些初始化工作，返回一些鑒權(quán)參數(shù)給手機(jī)，手機(jī)再進(jìn)行一些計(jì)算，然后把計(jì)算結(jié)果返回給MME，MME驗(yàn)證手機(jī)的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證通過(guò)則允許接入。這個(gè)過(guò)程保證了接入的安全，MME還為后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸提供了加密傳輸支持，保護(hù)數(shù)據(jù)不被竊聽(tīng)和篡改，有興趣的同學(xué)可以去詳細(xì)了解下。

  如果手機(jī)卡銷售的時(shí)候沒(méi)有寫(xiě)入手機(jī)號(hào)，手機(jī)卡首次注冊(cè)登記的時(shí)候，運(yùn)營(yíng)商會(huì)從HSS中取出手機(jī)號(hào)，然后再寫(xiě)入手機(jī)卡中。

  實(shí)際應(yīng)用中，為了防止跟蹤和攻擊，不是每次通信時(shí)都要攜帶IMSI，MME會(huì)生成一個(gè)臨時(shí)的GUTI對(duì)應(yīng)到IMSI，就像Web程序中的SessionId。MME還有一定的機(jī)制控制GUIT的重新分配。

• 2 傳輸：手機(jī)網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸，還是先要通過(guò)基站，然后下一步進(jìn)入S-GW，S-GW會(huì)檢查用戶的授權(quán)，就像Web程序中檢查前端提交過(guò)來(lái)的SessionId，再看看用戶有沒(méi)有權(quán)限進(jìn)行其提交的業(yè)務(wù)，這里就是看看用戶有沒(méi)有開(kāi)通流量上網(wǎng)，這是S-GW通過(guò)連接MME實(shí)現(xiàn)的。S-GW處理完畢后，數(shù)據(jù)包會(huì)進(jìn)入P-GW，P-GW在手機(jī)使用流量上網(wǎng)時(shí)會(huì)給用戶分配一個(gè)IP地址，然后數(shù)據(jù)包通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，訪問(wèn)到相關(guān)的資源。P-GW還會(huì)對(duì)上網(wǎng)行為進(jìn)行速率控制、流量計(jì)費(fèi)等操作，這些策略來(lái)源于PCRF，PCRF中的規(guī)則是根據(jù)HSS中的用戶套餐、用戶等級(jí)等計(jì)算出來(lái)的。

  對(duì)P-GW來(lái)說(shuō)S-GW屏蔽了用戶的移動(dòng)性，手機(jī)在多個(gè)基站切換時(shí)，S-GW不變。

以上就是手機(jī)流量上網(wǎng)的基本原理了，可以看到，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)IMSI或者GUTI完全有能力獲取到當(dāng)前上網(wǎng)用戶的手機(jī)號(hào)碼。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的一鍵登錄具體是怎么實(shí)現(xiàn)的，我并沒(méi)有找到相關(guān)的介紹，但是可以設(shè)想下：手機(jī)應(yīng)用通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的SDK發(fā)起獲取手機(jī)號(hào)碼的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，此時(shí)會(huì)攜帶IMSI或者GUTI，業(yè)務(wù)請(qǐng)求到達(dá)S-GW，S-GW鑒權(quán)通過(guò)，然后將這個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)中獲取手機(jī)號(hào)碼的服務(wù)，服務(wù)根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則從HSS中取出手機(jī)號(hào)碼并進(jìn)行若干處理。

一鍵登錄的原理

理解了手機(jī)流量上網(wǎng)的原理，再來(lái)看下一鍵登錄業(yè)務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)部分屬于上層應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，大家應(yīng)該相對(duì)熟悉一些。

如果你接入過(guò)微信的第三方應(yīng)用登錄，或者其他類似的第三方應(yīng)用登錄，過(guò)程是差不多的。還是先來(lái)看圖：

這里對(duì)一些關(guān)鍵步驟進(jìn)行說(shuō)明：

• 2預(yù)取手機(jī)號(hào)掩碼：這個(gè)手機(jī)號(hào)掩碼需要在請(qǐng)求用戶授權(quán)的頁(yè)面展示給用戶看，因?yàn)楂@取這個(gè)信息要通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，所以可能會(huì)比較慢，為了提升用戶體驗(yàn)，可以在應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)候就去獲取，然后緩存一段時(shí)間。

• 8授權(quán)請(qǐng)求：因?yàn)閼?yīng)用獲取用戶手機(jī)號(hào)這個(gè)事比較敏感，必須讓用戶清楚的了解并授權(quán)之后才能進(jìn)行，為了確保這件事，運(yùn)營(yíng)商的認(rèn)證SDK提供了這個(gè)授權(quán)請(qǐng)求頁(yè)面，用戶確認(rèn)授權(quán)后，SDK直接向運(yùn)營(yíng)商認(rèn)證服務(wù)發(fā)起請(qǐng)求認(rèn)證，認(rèn)證服務(wù)會(huì)返回一個(gè)認(rèn)證Token給應(yīng)用。應(yīng)用再通過(guò)自己的服務(wù)端拿著這個(gè)Token找運(yùn)營(yíng)商獲取手機(jī)號(hào)碼。

• 17生成應(yīng)用授權(quán)Token：應(yīng)用要維護(hù)自己用戶的登錄狀態(tài)，這里可以采用傳統(tǒng)的Session機(jī)制，也可以使用JWT機(jī)制。

• 3預(yù)取手機(jī)號(hào)掩碼 和 11請(qǐng)求認(rèn)證，都需要通過(guò)手機(jī)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，也就說(shuō)需要通過(guò)手機(jī)流量上網(wǎng)。如果手機(jī)同時(shí)開(kāi)啟了流量和WIFI，認(rèn)證SDK會(huì)將手機(jī)短暫切換到流量上網(wǎng)模式。如果手機(jī)沒(méi)有開(kāi)啟流量，有些SDK還會(huì)在上次成功取號(hào)之后多緩存一個(gè)臨時(shí)Token，這樣也能成功實(shí)現(xiàn)一次一鍵登錄，不過(guò)這個(gè)限制性很大。

這里其實(shí)還有一個(gè)安全問(wèn)題：

14登錄請(qǐng)求：用戶如果隨便造一個(gè)認(rèn)證Token，然后就向應(yīng)用服務(wù)提交請(qǐng)求，應(yīng)用服務(wù)再向認(rèn)證服務(wù)提交請(qǐng)求，這屬于一種跨站攻擊。雖然這個(gè)Token可以被阻止，但是不免浪費(fèi)資源，給服務(wù)端帶來(lái)壓力。

這一點(diǎn)微信第三方應(yīng)用登錄做的比較好，用戶登錄前，應(yīng)用服務(wù)端先生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，然后應(yīng)用前端向應(yīng)用服務(wù)端提交時(shí)，帶著這個(gè)隨機(jī)數(shù)，應(yīng)用服務(wù)端可以驗(yàn)證這個(gè)隨機(jī)數(shù)。

號(hào)碼驗(yàn)證場(chǎng)景

除了用于登錄，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)關(guān)的這種取號(hào)能力，還可以用在驗(yàn)證手機(jī)號(hào)上，在某些關(guān)鍵業(yè)務(wù)上，比如支付過(guò)程中，要求用戶輸入本機(jī)手機(jī)號(hào)碼或者其中的某幾位，然后通過(guò)運(yùn)營(yíng)商認(rèn)證服務(wù)驗(yàn)證手機(jī)號(hào)是否本機(jī)號(hào)碼。

隱私保護(hù)問(wèn)題

設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)問(wèn)題

現(xiàn)在大家對(duì)隱私問(wèn)題關(guān)注的越來(lái)越多了，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這種情況：你在某電商網(wǎng)站搜索了某個(gè)商品，然后訪問(wèn)其它網(wǎng)站時(shí)，都向你推薦這類商品的廣告。還有一種感覺(jué)很恐怖的情況，你剛和某個(gè)人談?wù)摿四臣拢缓缶驮谀硞€(gè)App上看到了關(guān)于這件事的推薦，有人猜測(cè)是App在偷聽(tīng)，不過(guò)基于目前的輿論和監(jiān)督，偷聽(tīng)風(fēng)險(xiǎn)太大，這其中的原因可能真的只是算法太厲害了。

最近幾年Android和iOS系統(tǒng)都對(duì)App獲取手機(jī)唯一標(biāo)識(shí)進(jìn)行了限制，比如IMEI、Mac地址、序列號(hào)、廣告Id等，目的就是防止用戶的信息在多個(gè)App之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致泄漏用戶的隱私，產(chǎn)生一些安全問(wèn)題和法律風(fēng)險(xiǎn)，前述跨App的廣告行為也自然受到了抑制。

在了解一鍵登錄的技術(shù)原理時(shí)，看到某運(yùn)營(yíng)商提供了一種和SIM卡綁定的設(shè)備唯一Id服務(wù)，宣傳語(yǔ)就是為了應(yīng)對(duì)移動(dòng)操作系統(tǒng)限制訪問(wèn)手機(jī)唯一標(biāo)識(shí)的問(wèn)題，在現(xiàn)今越來(lái)越重視隱私保護(hù)的前提下，如果這種能力開(kāi)放給了廣告平臺(tái)，就是開(kāi)歷史的倒車了。

手機(jī)號(hào)作為身份標(biāo)識(shí)的問(wèn)題

對(duì)于國(guó)內(nèi)普遍使用手機(jī)號(hào)登錄的方式，從技術(shù)上很難限制App之間進(jìn)行手機(jī)號(hào)關(guān)聯(lián)，然后綜合分析用戶的行為。比如某家大廠運(yùn)營(yíng)了多款不同種類的熱門(mén)App，它就有能力更全面的了解某個(gè)用戶，如果要限制可能就得通過(guò)法律層面來(lái)解決了。至于不同廠商之間的手機(jī)號(hào)關(guān)聯(lián)行為，基于商業(yè)利益的保護(hù)，不太可能會(huì)出現(xiàn)。

在國(guó)內(nèi)這種商業(yè)環(huán)境下，如果你真的對(duì)自己的隱私很關(guān)注，最好只使用賬號(hào)密碼的方式登錄，否則經(jīng)常更換手機(jī)號(hào)可能是一種沒(méi)辦法的辦法。

手機(jī)號(hào)重新銷售問(wèn)題

手機(jī)號(hào)的總量是有限的，為了有效利用手機(jī)號(hào)資源，手機(jī)號(hào)注銷以后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間就會(huì)被運(yùn)營(yíng)商重新銷售。如果新的手機(jī)號(hào)擁有者拿著這個(gè)手機(jī)號(hào)登錄某個(gè)APP，而這個(gè)手機(jī)號(hào)之前已經(jīng)在這個(gè)App上注冊(cè)過(guò)，產(chǎn)生了大量的使用記錄，那么此手機(jī)號(hào)前擁有者的隱私就會(huì)被泄漏。所以大家現(xiàn)在都不太敢隨便更換手機(jī)號(hào)，因?yàn)樽?cè)過(guò)的地方太多了，留下了數(shù)不清的使用痕跡。

在了解一鍵登錄的技術(shù)原理時(shí)，還看到某運(yùn)營(yíng)商提供了一種“手機(jī)號(hào)更換綁定SIM卡通知”的服務(wù)，應(yīng)用可以據(jù)此解綁重新銷售的手機(jī)號(hào)與應(yīng)用賬號(hào)之間的關(guān)系，從而保護(hù)用戶的隱私。在上文中已經(jīng)提過(guò)手機(jī)卡使用IMSI進(jìn)行標(biāo)識(shí)，如果手機(jī)號(hào)被重新銷售，就會(huì)綁定新的IMSI，運(yùn)營(yíng)商可以據(jù)此產(chǎn)生通知。當(dāng)然運(yùn)營(yíng)商還需要排除手機(jī)卡更換和攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)的情況，這些情況下手機(jī)號(hào)也會(huì)綁定新的IMSI。

不得不說(shuō)運(yùn)營(yíng)商的這個(gè)服務(wù)還是挺贊的👍。

作者：螢火架構(gòu)
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