手機號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證碼登錄又方便了不少。登陸時，應(yīng)用首先向用戶展示帶有本機號碼掩碼的授權(quán)登錄頁面，用戶點擊“同意授權(quán)”的按鈕之后，應(yīng)用即可獲取到完整的本機號碼，從而完成用戶的登錄認證。在這個過程中，應(yīng)用只要確認登錄用的手機號碼是在綁定了此號碼的手機上發(fā)起的即可認證成功，從這一點來看，它和短信驗證碼登錄并無本質(zhì)區(qū)別，都是一種設(shè)備認證登錄方式。這篇文章就來捋一下其中的技術(shù)門道。

這幾年為了保護用戶的隱私安全，Android和iOS系統(tǒng)都限制了應(yīng)用獲取本機號碼的能力，即使通過某些技術(shù)手段獲取到了本機號碼，這個號碼還可能是被篡改的，所以應(yīng)用直接讀取本機號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的本機號碼的呢？答案是電信運營商，手機要打電話、要上網(wǎng)、要計費，運營商肯定能對應(yīng)到正確的手機號碼。國內(nèi)的運營商就是移動、聯(lián)通、電信這三家，它們都開放了這種能力。對于在互聯(lián)網(wǎng)大潮中被管道化的運營商來說，不失為一種十分有意義的積極進取。

手機流量上網(wǎng)的原理

手機號碼一鍵登錄是借助手機流量上網(wǎng)來實現(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)于獲取手機號碼的部分，所述都是通過運營商的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)能力，語焉不詳，對于有追求的技術(shù)人來說，難以忍受。這個章節(jié)就來介紹下這種從數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)獲取手機號碼的能力是如何實現(xiàn)的，因為通信專業(yè)知識十分繁雜，我也沒有經(jīng)過專業(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理清這個機制。

五層網(wǎng)絡(luò)模型

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

從上圖可以看出，手機流量上網(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)沒有MAC地址的概念，它采用一種點對點協(xié)議（PPP），手機端通過撥號方式建立這種PPP連接，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。在物理層，流量上網(wǎng)通過手機內(nèi)置的基帶模塊進行無線信號的調(diào)制、解調(diào)工作，從而實現(xiàn)與移動基站之間的電磁波通信。

流量上網(wǎng)的機制

點對點協(xié)議支持身份驗證功能，手機端發(fā)起連接時會攜帶自己的身份證明，一般就是手機卡內(nèi)置的IMSI，這個IMSI也會保存在運營商的數(shù)據(jù)庫中，因此基站就可以驗證連接用戶的身份，當(dāng)然這個驗證過程不是簡單的對比IMSI，會有更多安全機制。為了更清楚的了解流量上網(wǎng)機制，下面再來一張4G流量上網(wǎng)時手機與運營商的交互示意圖：

核心組件

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

基站：就是外邊常見的鐵架子信號塔，是一種能覆蓋一定范圍的無線電收發(fā)信息電臺，手機會連接到它，然后它再通過光纖連接到運營商網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)移動通信。

MME：Mobility Management Entity，移動控制單元。手機建立連接時會先訪問到這里，負責(zé)：手機與基站的接入控制，手機卡的鑒權(quán)、會話管理、安全傳輸，漫游控制、跨運營商通信等。

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

S-GW：Service Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)。4G環(huán)境下，用戶側(cè)與運營商核心網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)。訪問能不能進入，能做什么業(yè)務(wù)，去哪里做業(yè)務(wù)，是在這里控制的。跨運營商計費、漫游計費等也在這里完成。

P-GW：PDN Gateway，PDN網(wǎng)關(guān)。運營商核心網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)，手機真正上網(wǎng)就是通過它了。它會給手機分配一個IP地址，控制上網(wǎng)的速度，對流量進行計費等。

PCRF：Policy and Charging Rules Function，策略與計費控制單元，保存每個用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問策略和計費規(guī)則。

上網(wǎng)過程

為了方便理解，這里將上網(wǎng)的過程大致分為兩個部分（和上圖的1、2對應(yīng)）：

• 1 接入：建立連接時，手機攜帶IMSI信息，通過基站訪問到MME，MME通過HSS驗證IMSI信息，然后MME進行一些初始化工作，返回一些鑒權(quán)參數(shù)給手機，手機再進行一些計算，然后把計算結(jié)果返回給MME，MME驗證手機的計算結(jié)果，驗證通過則允許接入。這個過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，保護數(shù)據(jù)不被竊聽和篡改，有興趣的同學(xué)可以去詳細了解下。

  如果手機卡銷售的時候沒有寫入手機號，手機卡首次注冊登記的時候，運營商會從HSS中取出手機號，然后再寫入手機卡中。

  實際應(yīng)用中，為了防止跟蹤和攻擊，不是每次通信時都要攜帶IMSI，MME會生成一個臨時的GUTI對應(yīng)到IMSI，就像Web程序中的SessionId。MME還有一定的機制控制GUIT的重新分配。

• 2 傳輸：手機網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸，還是先要通過基站，然后下一步進入S-GW，S-GW會檢查用戶的授權(quán)，就像Web程序中檢查前端提交過來的SessionId，再看看用戶有沒有權(quán)限進行其提交的業(yè)務(wù)，這里就是看看用戶有沒有開通流量上網(wǎng)，這是S-GW通過連接MME實現(xiàn)的。S-GW處理完畢后，數(shù)據(jù)包會進入P-GW，P-GW在手機使用流量上網(wǎng)時會給用戶分配一個IP地址，然后數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)關(guān)進入互聯(lián)網(wǎng)，訪問到相關(guān)的資源。P-GW還會對上網(wǎng)行為進行速率控制、流量計費等操作，這些策略來源于PCRF，PCRF中的規(guī)則是根據(jù)HSS中的用戶套餐、用戶等級等計算出來的。

  對P-GW來說S-GW屏蔽了用戶的移動性，手機在多個基站切換時，S-GW不變。

以上就是手機流量上網(wǎng)的基本原理了，可以看到，運營商通過IMSI或者GUTI完全有能力獲取到當(dāng)前上網(wǎng)用戶的手機號碼。對于運營商的一鍵登錄具體是怎么實現(xiàn)的，我并沒有找到相關(guān)的介紹，但是可以設(shè)想下：手機應(yīng)用通過運營商的SDK發(fā)起獲取手機號碼的業(yè)務(wù)請求，此時會攜帶IMSI或者GUTI，業(yè)務(wù)請求到達S-GW，S-GW鑒權(quán)通過，然后將這個業(yè)務(wù)請求路由到運營商核心網(wǎng)中獲取手機號碼的服務(wù)，服務(wù)根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則從HSS中取出手機號碼并進行若干處理。

一鍵登錄的原理

理解了手機流量上網(wǎng)的原理，再來看下一鍵登錄業(yè)務(wù)是如何實現(xiàn)的，這個部分屬于上層應(yīng)用程序開發(fā)，大家應(yīng)該相對熟悉一些。

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

這里對一些關(guān)鍵步驟進行說明：

• 2預(yù)取手機號掩碼：這個手機號掩碼需要在請求用戶授權(quán)的頁面展示給用戶看，因為獲取這個信息要通過電信運營商的網(wǎng)絡(luò)，所以可能會比較慢，為了提升用戶體驗，可以在應(yīng)用啟動的時候就去獲取，然后緩存一段時間。

• 8授權(quán)請求：因為應(yīng)用獲取用戶手機號這個事比較敏感，必須讓用戶清楚的了解并授權(quán)之后才能進行，為了確保這件事，運營商的認證SDK提供了這個授權(quán)請求頁面，用戶確認授權(quán)后，SDK直接向運營商認證服務(wù)發(fā)起請求認證，認證服務(wù)會返回一個認證Token給應(yīng)用。應(yīng)用再通過自己的服務(wù)端拿著這個Token找運營商獲取手機號碼。

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

• 3預(yù)取手機號掩碼 和 11請求認證，都需要通過手機蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，也就說需要通過手機流量上網(wǎng)。如果手機同時開啟了流量和WIFI，認證SDK會將手機短暫切換到流量上網(wǎng)模式。如果手機沒有開啟流量，有些SDK還會在上次成功取號之后多緩存一個臨時Token，這樣也能成功實現(xiàn)一次一鍵登錄，不過這個限制性很大。

這里其實還有一個安全問題：

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

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

號碼驗證場景

除了用于登錄，運營商網(wǎng)關(guān)的這種取號能力，還可以用在驗證手機號上，在某些關(guān)鍵業(yè)務(wù)上，比如支付過程中，要求用戶輸入本機手機號碼或者其中的某幾位，然后通過運營商認證服務(wù)驗證手機號是否本機號碼。

隱私保護問題

設(shè)備唯一標(biāo)識問題

現(xiàn)在大家對隱私問題關(guān)注的越來越多了，經(jīng)常會出現(xiàn)這種情況：你在某電商網(wǎng)站搜索了某個商品，然后訪問其它網(wǎng)站時，都向你推薦這類商品的廣告。還有一種感覺很恐怖的情況，你剛和某個人談?wù)摿四臣?，然后就在某個App上看到了關(guān)于這件事的推薦，有人猜測是App在偷聽，不過基于目前的輿論和監(jiān)督，偷聽風(fēng)險太大，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App獲取手機唯一標(biāo)識進行了限制，比如IMEI、Mac地址、序列號、廣告Id等，目的就是防止用戶的信息在多個App之間進行關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致泄漏用戶的隱私，產(chǎn)生一些安全問題和法律風(fēng)險，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，看到某運營商提供了一種和SIM卡綁定的設(shè)備唯一Id服務(wù)，宣傳語就是為了應(yīng)對移動操作系統(tǒng)限制訪問手機唯一標(biāo)識的問題，在現(xiàn)今越來越重視隱私保護的前提下，如果這種能力開放給了廣告平臺，就是開歷史的倒車了。

手機號作為身份標(biāo)識的問題

對于國內(nèi)普遍使用手機號登錄的方式，從技術(shù)上很難限制App之間進行手機號關(guān)聯(lián)，然后綜合分析用戶的行為。比如某家大廠運營了多款不同種類的熱門App，它就有能力更全面的了解某個用戶，如果要限制可能就得通過法律層面來解決了。至于不同廠商之間的手機號關(guān)聯(lián)行為，基于商業(yè)利益的保護，不太可能會出現(xiàn)。

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

手機號重新銷售問題

手機號的總量是有限的，為了有效利用手機號資源，手機號注銷以后，經(jīng)過一段時間就會被運營商重新銷售。如果新的手機號擁有者拿著這個手機號登錄某個APP，而這個手機號之前已經(jīng)在這個App上注冊過，產(chǎn)生了大量的使用記錄，那么此手機號前擁有者的隱私就會被泄漏。所以大家現(xiàn)在都不太敢隨便更換手機號，因為注冊過的地方太多了，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，還看到某運營商提供了一種“手機號更換綁定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號與應(yīng)用賬號之間的關(guān)系，從而保護用戶的隱私。在上文中已經(jīng)提過手機卡使用IMSI進行標(biāo)識，如果手機號被重新銷售，就會綁定新的IMSI，運營商可以據(jù)此產(chǎn)生通知。當(dāng)然運營商還需要排除手機卡更換和攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)的情況，這些情況下手機號也會綁定新的IMSI。

不得不說運營商的這個服務(wù)還是挺贊的👍。

作者：螢火架構(gòu)
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來源：稀土掘金
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