手机没网了，却还能支付，这是什么原理？

编辑：005 时间：2020-09-07

科普支付方式

在聊付款码离线原理之前，我们先给不熟悉支付宝/微信支付方式同学先科普一下常见的两种支付方式。微信、支付宝线下支付常用支付方式有两种，一种是我们打开手机，主动扫描商家提供码牌，这种支付方式一般称为主扫支付（用户主动扫码）。以支付宝为例，付款流程如图所示：

图片来自支付宝官网

第二种则是我们打开手机，展示我们的付款码，然后商家使用扫码枪等工具获取付款码完成支付，这种支付方式一般称为被扫支付（用户被扫码）。以支付宝为例，付款流程如图所示：

图片来自支付宝官网

对于第一种方式，需要手机端 APP 扫码，然后弹窗确认付款，这种方式是没有办法在手机没有网络的情况完成支付，所以我们上文说的没有网络的情况特指付款码支付的场景。

付款码付款流程

在聊付款码离线支付的前提前，我们先来来看下付款码的整体流程，以超市购物为例，一次付款码的支付信息流如图所示：

这个过程商家后台系统是需要调用的支付宝条码支付的接口，完成支付。「由于商家后台需要在线联网与支付宝后台通讯，所以说付款码的离线支付，指的是客户端没有的网络的情况，商家端其实必须实时联网在线。」一次付款码接口调用流程如图所示：

通过上面两张图，我们整体了解付款码交互流程。付款码的技术方案其实可以分为客户端在线与离线的两种情况，下面我们来看下两种方案具体实现方式。

在线码方案

客户端在线码的方案，这个应该比较容易想到，只要支付宝/微信在登录的情况下，点击付款按钮，客户端调用后台系统的申请付款码接口。后台系统受到请求之后，生成一个付款码，然后在数据库保存付款码与用户的关系，并且返回给客户端。只要客户端在有效期内展示该付款码，就可以完成支付，否则该二维码就将会过期。使用这种方案，相对来说比较安全，因为每次都是服务端生成码，服务端可以控制幂等，没有客户端伪造的风险的。另外即使需要对付款码规则调整，比如付款码位数增加一位，我们只要调整服务端代码即可，客户端都无需升级。「不过这种方案缺点也比较明显，客户端必须实时在线联网，没有网络则无法获取付款码。」另外，现在有一些智能设备也开始支持支付宝支付，这些设备中很大一部分是没有联网的功能（比如小米手环四），那这种情况是没办法使用在线码方案。

动态口令技术原理

首先如果我们需要使用 「Google Authenticator」，我们需要在网站上开启二次验证功能，以 Google 账号为例，在设置两步验证的地方可以找到如下设置：

当我们点击设置，将会弹出一个二维码，然后使用 「Google Authenticator」 APP 扫码绑定。

当我们绑定之后， 「Google Authenticator」 APP 将会展示动态码。我们来解析一下这个二维码，对应下面这个字符串：

otpauth://totp/Google%3Ayourname@gmail.com?secret=xxxx&issuer=Google

上面的字符串中，最重要就是这一串密钥 secret，这个是一个经过 「BASE32」 编码之后的字符串，真正使用时需要将其使用「BASE32」 解码，处理伪码如下：

original_secret = xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
secret = BASE32_DECODE(TO_UPPERCASE(REMOVE_SPACES(original_secret)))

「这个密钥客户端与服务端将会同时保存一份，两端将会同样的算法计算，以此用来比较动态码的正确性。」我们以客户端为例，生成一个动态码，首先我们需要经过一个签名函数，这里 **Google Authenticator **采用的 「HMAC-SHA1」，这是一种基于哈希的消息验证码，可以用比较安全的单向哈希函数（如 SHA1）来产生签名。签名函数伪码如下：

hmac = SHA1(secret + SHA1(secret + input))

上面函数中的，input 使用当前时间整除 30 的值。

input = CURRENT_UNIX_TIME() / 30

这里时间就充当一个动态变参，这样可以源源不断产生动态码。「另外这里整除 30，是为了赋予验证码一个 30 秒的有效期。」这样对于用户输入来讲，可以有充足时间准备输入这个动态码，另外一点客户端与服务端可能存在时间偏差，30 秒的间隔可以很大概率的屏蔽这种差异。❝画外音：这个有效时间其实很考量，如果比较长，安全性就差。如果比较短，用户体验就很差，不容易输入准备。❞经过 「HMAC-SHA1」 签名函数以后，我们得到一个长度为 40 的字符串，我们还需要将其转化为 6 位数字，方便用户输入。处理的伪码如下：

four_bytes = hmac[LAST_BYTE(hmac):LAST_BYTE(hmac) + 4]
large_integer = INT(four_bytes)
small_integer = large_integer % 1,000,000

完整的算法伪码如下：

original_secret = xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx
secret = BASE32_DECODE(TO_UPPERCASE(REMOVE_SPACES(original_secret)))
input = CURRENT_UNIX_TIME() / 30 hmac = SHA1(secret + SHA1(secret + input))
four_bytes = hmac[LAST_BYTE(hmac):LAST_BYTE(hmac) + 4]
large_integer = INT(four_bytes)
small_integer = large_integer % 1,000,000

当客户端将动态码上传给服务端，服务端查询数据库获取到用户对应的密钥，然后使用同样的算法进行处理生成一个动态码，最后比较客户端上传动态码与服务端生成是否一致。

最后

最后总结一下，我们平常使用付款码支付，其实原理就是商家端获取我们手机 APP 付款码（「其实就是一串数字」），然后后台调用支付宝支付接口完成扣款。这个流程商家端后台程序必须联网在线，但是对于我们客户端来讲可以在线，也可以离线。如果我们客户端在线，那就可以通过服务端向客户端发送付款码，这种方式更加安全，灵活，但是对于弱网环境下，体验就很差。如果我们客户端没网，那就通过客户端通过一定算法生成付款码，服务端收到经过相关校验，确认是哪个用户，确认码有效性，并且完成扣款。这种方式，适合客户端没有网络的情况，不过相对不灵活，且安全性稍差。嘿嘿，了解原理，有没有觉得还是挺有意思的~下次排队付款钱,如果手机没网，不要担心尴尬，放心拿出手机付钱~

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