具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1和图2所示，根据本发明提供的一种基于一次性密钥的重放攻击抵御方法，包括：

客户端初始化生成唯一终端标识，并根据唯一终端标识向服务端发送注册认证请求，得到服务端返回的种子信息和初始化计算次数；

客户端根据唯一终端标识、种子信息和初始化计算次数，计算得到客户端Token信息，同时对初始化计算次数进行递减操作；

客户端将唯一终端标识和客户端Token信息发送至服务端，服务端依据种子信息和初始化计算次数计算得到服务端Token信息，将客户端Token信息与服务端Token信息进行比较，若一致，则认证成功，否则认证失败；

客户端在向服务端发送业务请求前，以递减后的计算次数计算当前业务请求的Token信息，同时再次进行计算次数的递减操作；

服务端接收到业务请求后，按照递减步伐对当前业务请求的Token信息进行二次计算得到NewToken信息；

对比NewToken信息与服务端Token信息是否一致，若一致，则当前业务请求合法，否则为非法请求。

在该实施例中，通过客户端的注册过程，通过唯一终端标识的方式进行自我标示，降低接入成本，同时减少版本信息下发的繁琐过程，通过客户端与服务端相互认证的过程，完成参数信息同步，且通过一次认证，即可保证在此后过程中不需要进行参数同步，通过摘要次数的变化来校验重放攻击，从而提高了信息的不可猜测性，同时将主要的加密计算过程由客户端完成，服务端每次请求只需要进行递减步伐次数的运算即可完成重放攻击校验，保证了网关的最小计算量，保证了网关核心业务的稳定性。

具体地，在该重放攻击抵御方法中，分为三个阶段：初始化准备阶段、使用阶段和更新阶段。

其中，初始化准备阶段包括：

1.客户端初始化；

2.认证参数初始化；

3.信息校验。

使用阶段(发挥抵御重放攻击阶段)：

认证及初始化成功之后，后续使用阶段步骤包括两部分：

客户端的token计算以及服务端校验。

更新参数阶段(使用一次性密钥的N次Hash，所以需要对N进行重置)：

认证并更新Seed，为新的抵御重放攻击做准备。

由于抵御重放攻击的请求可能来自于WEB请求、第三方应用的服务端请求，现以WEB端请求为例，描述说明上述基于一次性密钥的重放攻击抵御方法的整个交互过程。

1.WEB初始化过程。由于WEB终端环境和应用程序版本差异较大，为了简化WEB端应用接入过程，WEB端的应用在系统初始化(eg：首页加载过程中)，生成自定义的唯一终端标识。此处的唯一终端标识可以约定的随机方式，通过JS生成的UUID，也可以使用终端名称、MAC地址、IP地址等信息。

入口页面在生成当前终端的唯一标识后(如果一个终端打开多个浏览器，可能会生成多个唯一终端标识)，存储在浏览器的LocalStorage或者Cookie中，用于后续认证、请求使用

UUID生成示意代码(不限于此)如下：

2.认证及参数初始化过程(重放攻击认证模块主要职责)。

认证的第一步：同步参数信息

生成终端唯一标识之后，通过网关提供的认证接口完成认证请求。具体的出入参数如下：

认证过程中，服务端进行时间戳的合理范围进行判断，如果时间段范围合理，则记录如下信息：客户端唯一标识UUID、当前时间戳、下发的种子信息、初始化运算次数，并持久化到数据库中。

认证的第二步：初始化Token信息，并执行针对初始化运算次数执行递减操作

在该过程中，客户端根据唯一终端标识、种子信息和初始化计算次数，计算得到客户端Token信息的具体过程包括：

客户端Token＝Func(UUID,当前时间戳,seed)

＝Hash(UUID+当前时间戳+seed)^N

其中，UUID为唯一终端标识，seed为种子信息，N为初始化过程中服务端下发至客户端进行初始化计算次数Hash计算的次数，Hash()为不可逆的摘要算法函数，如Md5、Md3、Sha1等。同时，对N进行递减操作，其中，采用的递减步伐为1，则，递减规则如下：

N-＝1

对于生成的UUID、种子信息Seed、剩余计算次数N进行客户端存储，如Localstorage、Cookie中。

认证的第三步：信息校验

客户端发送UUID、Token信息到服务端，服务端使用之前注册的信息，从存储的注册信息中，计算服务端对应的Token，并比较客户端Token与计算结果，如果一致则认证结束，否则认证失败，需要重新进行注册。其中，服务端依据种子信息和初始化计算次数计算得到服务端Token信息的具体过程包括：

服务端Token＝Hash(UUID,时间戳,seed)^N

其中，该时间戳为客户端向服务端发送注册认证请求时对应的时间戳，seed为注册过程中服务端向客户端返回的种子信息；

服务端对客户端认证成功后，服务端存储服务端Token信息为初始Token，并执行初始化计算次数的递减操作N-＝递减步伐(即剩余次数的递减)。此时服务端记录的信息如下：

上述信息考虑效率的差异需求，可能直接持久化在数据中，也可以存储在缓存中。其中Key为UUID，Value为序列化的Object对象。

在上述实施例中，WEB终端请求使用过程分为两部分，客户端请求过程和服务端计算过程。

其中，客户端在向服务端发送业务请求前，以注册认证过程中执行递减操作后的计算次数，计算当前业务请求的Token信息，同时再次进行计算次数的递减操作，具体过程包括：

Token＝Hash(UUID+当前时间戳+seed)^N

其中，N为注册认证过程中执行递减操作后的计算次数；

计算完成后，再次对当前计算次数执行递减操作N-＝递减步伐。

然后，将相关结果设置到请求的Http Header、或者设置Cookie中，例如：

Http_AntiReplay＝Token

UUID＝UUID

其中，服务端接收到业务请求后，按照递减步伐对当前业务请求的Token信息进行二次计算得到NewToken信息的具体过程包括：

服务端根据接收到的业务请求报文中的Header或者Cookie信息，解析Token、UUID。如果解析到相关信息，则进入下一步，否则直接返回Http 4XX错误。

对客户端传递的当前业务请求的Token进行二次计算，计算过程如下：

NewToken＝Hash(Token)^递减步伐

对比NewToken与服务端存储的对应UUID记录的“上一次请求Token值”，如果一致，则认为请求合法，否则请求为非法请求。

如果请求合法，则正常进行后续服务治理处理，同时完成服务端的“剩余次数”的递减处理，并等待下次请求。

在上述实施例中，优选地，基于一次性密钥的重放攻击抵御方法还包括参数更新过程。之所以需要WEB终端更新过程，主要原因是计算次数会逐步递减，直至递减到小于或等于递减步伐时，下次请求会出现无法计算Token值的现象。因此当客户端N值递减到只足以进行一次递减时，需要客户端随此轮最后一次请求，完成二次认证。

客户端在初始化计算次数递减至只足以进行一次递减时，以当前计算次数计算当前业务请求的Token信息，以当前种子信息与递减步伐的和值、唯一终端标识和当前最新时间戳，计算得到AuthticateToken信息；具体过程为：

Token＝Hash(UUID+当前时间戳+seed)¹

AuthticateToken＝Hash(UUID+当前时间戳(new)+newseed)^N

其中“当前时间戳(new)”取当前最新时间戳、“newseed”为当前seed递增，计算过程为：

Newseed＝seed+递减步伐

在以最后一次计算次数进行业务请求时，将当前业务请求的Token信息、AuthticateToken信息和当前最新时间戳同时发送至服务端，其中，

Token信息用于最后一次请求的重放攻击的校验，AuthticateToken信息用于服务端对比相关信息，当前时间戳(new)用于服务端对比AuthticateToken的合法性。

服务端在判定当前业务请求合法后，以所存储的种子信息与递减步伐的和值、唯一终端标识和当前最新时间戳计算得到AuthticateToken_server信息，计算过程为：

AuthticateToken_server＝Hash(UUID+当前时间戳(new)+seed_server)^N

其中seed_server是服务端存储的Seed通过递增计算得到，即：服务端存储seed+递减步伐

最后，服务端完成AuthticateToken_server信息和AuthticateToken信息的对比，若AuthticateToken信息和AuthticateToken_server信息一致，则二次认证通过，重置初始化运算次数；

将服务端中上一次业务请求的Token信息更新为AuthticateToken信息，用于下次请求对比。

在上述实施例中，以WEB端页面为例对该方法进行了具体说明，如果是第三方应用，则UUID、Seed的下发可以与WEB雷同，也可以按需由管理员提前在网关(服务端进行维护)，然后线下维护和配置到第三方应用的服务端中。

在该方法中，通过一次性口令/令牌的方式，完成了通信过程中请求的新鲜性的保证，实现了抵御重放攻击的目标。具体效果如下：

1.同时结合递减的Hash或非对称加密完成了信息的不可猜测性完善，提高了系统安全性

2.通过同时提供浏览器、应用服务端两种接入方式，提高了网关在重放攻击抵御场景的实用性

3.通过递减的Hash或非对称加密方式，减少了为保持客户端、网关之间信息同步的交互频次，同时也降低了客户端、网关所需要持久化的数据量，提高了在重放攻击背景下整体系统的交互效率、降低了通信损耗，更适于落地与交易密集型系统中。

本发明还提出一种基于一次性密钥的重放攻击抵御系统，应用如上述实施例中任一项提出的基于一次性密钥的重放攻击抵御方法，客户端包括客户端初始化模块11、客户端Token计算模块12和请求模块13，服务端包括注册认证模块21和攻击校验模块22；

客户端初始化模块11用于初始化生成唯一终端标识，请求模块13用于根据唯一终端标识向注册认证模块21发送注册认证请求，并接收注册认证模块21返回的种子信息和初始化计算次数；

客户端Token计算模块12用于根据唯一终端标识、种子信息和初始化计算次数，计算得到客户端Token信息，同时对初始化计算次数进行递减操作；

请求模块13用于将唯一终端标识和客户端Token信息发送至服务端，注册认证模块21用于依据种子信息和初始化计算次数计算得到服务端Token信息，将客户端Token信息与服务端Token信息进行比较，若一致，则认证成功，否则认证失败；

在客户端的请求模块13向服务端发送业务请求前，客户端Token计算模块12用于以递减后的计算次数计算当前业务请求的Token信息，同时再次进行计算次数的递减操作；

在服务端接收到业务请求后，攻击校验模块22用于按照递减步伐对当前业务请求的Token信息进行二次计算得到NewToken信息；

攻击校验模块22还用于对比NewToken信息与服务端Token信息是否一致，若一致，则当前业务请求合法，否则为非法请求。

在上述实施例中，优选地，服务端还包括服务端参数更新模块23；

在初始化计算次数递减至只足以进行一次递减时，客户端Token计算模块12用于以当前计算次数计算当前业务请求的Token信息，以当前种子信息与递减步伐的和值、唯一终端标识和当前最新时间戳，计算得到AuthticateToken信息；

在请求模块13以最后一次计算次数进行业务请求时，将当前业务请求的Token信息、AuthticateToken信息和当前最新时间戳发送至服务端；

在攻击校验模块22判定当前业务请求合法后，服务端参数更新模块23用于以所存储的种子信息与递减步伐的和值、唯一终端标识和当前最新时间戳计算得到AuthticateToken_server信息；

还用于将AuthticateToken信息和AuthticateToken_server信息进行对比，若一致，则二次认证通过，重置初始化运算次数，并将服务端中上一次业务请求的Token信息更新为AuthticateToken信息。

在上述实施例中，优选地，客户端Token计算模块12在注册认证过程中，计算得到客户端Token信息的具体方法为：

客户端Token＝Func(UUID,当前时间戳,seed)

＝Hash(UUID+当前时间戳+seed)^N

其中，UUID为唯一终端标识，seed为种子信息，N为初始化计算次数，Hash()为不可逆的摘要算法函数；

在业务请求过程中，计算当前业务请求的Token信息的具体方法为：

Token＝Hash(UUID+当前时间戳+seed)^N

其中，N为执行递减操作后的计算次数。

在上述实施例中，优选地，攻击校验模块22按照递减步伐对当前业务请求的Token信息进行二次计算得到NewToken信息的具体过程为：

NewToken＝Hash(Token)^递减步伐

其中，针对客户端接收到当前业务请求的Token信息执行Hash()运算的次数为递减操作的递减步伐。

在该系统中，各模块功能的实现，与上述实施例中的重放攻击抵御方法中的各步骤相对应，在此不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。