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java使用google身份验证器实现动态口令验证的示例

2019-11-26 11:38:55
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来源:转载
供稿:网友

最近有用户反应我们现有的短信+邮件验证,不安全及短信条数限制和邮件收验证码比较慢的问题,希望我们也能做一个类似银行动态口令的验证方式。经过对可行性的分析及慎重考虑,可以实现一个这样的功能。

怎么实现呢,是自己开发一个这样的app?这样成本太高了,为了节约成本,我们使用互联网使用比较多的google身份验证器。使用它,我们只需要开发服务端就可以了。

google身份验证器的原理是什么呢?客户端和服务器事先协商好一个密钥K,用于一次性密码的生成过程,此密钥不被任何第三方所知道。此外,客户端和服务器各有一个计数器C,并且事先将计数值同步。进行验证时,客户端对密钥和计数器的组合(K,C)使用HMAC(Hash-based Message Authentication Code)算法计算一次性密码,公式如下:

HOTP(K,C) = Truncate(HMAC-SHA-1(K,C)) 

上面采用了HMAC-SHA-1,当然也可以使用HMAC-MD5等。HMAC算法得出的值位数比较多,不方便用户输入,因
此需要截断(Truncate)成为一组不太长十进制数(例如6位)。计算完成之后客户端计数器C计数值加1。用户将这一组十
进制数输入并且提交之后,服务器端同样的计算,并且与用户提交的数值比较,如果相同,则验证通过,服务器端将计数值
C增加1。如果不相同,则验证失败。

package com.auth.google;  import java.security.InvalidKeyException; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.SecureRandom; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import org.apache.commons.codec.binary.Base32; import org.apache.commons.codec.binary.Base64;  /**  *  *  * google身份验证器,java服务端实现  *  * @author yangbo  *  * @version 创建时间:2017年8月14日 上午10:10:02  *  *  */ public class GoogleAuthenticator {   // 生成的key长度( Generate secret key length)  public static final int SECRET_SIZE = 10;   public static final String SEED = "g8GjEvTbW5oVSV7avL47357438reyhreyuryetredLDVKs2m0QN7vxRs2im5MDaNCWGmcD2rvcZx";  // Java实现随机数算法  public static final String RANDOM_NUMBER_ALGORITHM = "SHA1PRNG";  // 最多可偏移的时间  int window_size = 3; // default 3 - max 17   /**  * set the windows size. This is an integer value representing the number of  * 30 second windows we allow The bigger the window, the more tolerant of  * clock skew we are.  *  * @param s  *  window size - must be >=1 and <=17. Other values are ignored  */  public void setWindowSize(int s) {  if (s >= 1 && s <= 17)   window_size = s;  }   /**  * Generate a random secret key. This must be saved by the server and  * associated with the users account to verify the code displayed by Google  * Authenticator. The user must register this secret on their device.  * 生成一个随机秘钥  *  * @return secret key  */  public static String generateSecretKey() {  SecureRandom sr = null;  try {   sr = SecureRandom.getInstance(RANDOM_NUMBER_ALGORITHM);   sr.setSeed(Base64.decodeBase64(SEED));   byte[] buffer = sr.generateSeed(SECRET_SIZE);   Base32 codec = new Base32();   byte[] bEncodedKey = codec.encode(buffer);   String encodedKey = new String(bEncodedKey);   return encodedKey;  } catch (NoSuchAlgorithmException e) {   // should never occur... configuration error  }  return null;  }   /**  * Return a URL that generates and displays a QR barcode. The user scans  * this bar code with the Google Authenticator application on their  * smartphone to register the auth code. They can also manually enter the  * secret if desired  *  * @param user  *  user id (e.g. fflinstone)  * @param host  *  host or system that the code is for (e.g. myapp.com)  * @param secret  *  the secret that was previously generated for this user  * @return the URL for the QR code to scan  */  public static String getQRBarcodeURL(String user, String host, String secret) {  String format = "http://www.google.com/chart?chs=200x200&chld=M%%7C0&cht=qr&chl=otpauth://totp/%s@%s?secret=%s";  return String.format(format, user, host, secret);  }   /**  * 生成一个google身份验证器,识别的字符串,只需要把该方法返回值生成二维码扫描就可以了。  *  * @param user  *  账号  * @param secret  *  密钥  * @return  */  public static String getQRBarcode(String user, String secret) {  String format = "otpauth://totp/%s?secret=%s";  return String.format(format, user, secret);  }   /**  * Check the code entered by the user to see if it is valid 验证code是否合法  *  * @param secret  *  The users secret.  * @param code  *  The code displayed on the users device  * @param t  *  The time in msec (System.currentTimeMillis() for example)  * @return  */  public boolean check_code(String secret, long code, long timeMsec) {  Base32 codec = new Base32();  byte[] decodedKey = codec.decode(secret);  // convert unix msec time into a 30 second "window"  // this is per the TOTP spec (see the RFC for details)  long t = (timeMsec / 1000L) / 30L;  // Window is used to check codes generated in the near past.  // You can use this value to tune how far you're willing to go.  for (int i = -window_size; i <= window_size; ++i) {   long hash;   try {   hash = verify_code(decodedKey, t + i);   } catch (Exception e) {   // Yes, this is bad form - but   // the exceptions thrown would be rare and a static   // configuration problem   e.printStackTrace();   throw new RuntimeException(e.getMessage());   // return false;   }   if (hash == code) {   return true;   }  }  // The validation code is invalid.  return false;  }   private static int verify_code(byte[] key, long t) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException {  byte[] data = new byte[8];  long value = t;  for (int i = 8; i-- > 0; value >>>= 8) {   data[i] = (byte) value;  }  SecretKeySpec signKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA1");  Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA1");  mac.init(signKey);  byte[] hash = mac.doFinal(data);  int offset = hash[20 - 1] & 0xF;  // We're using a long because Java hasn't got unsigned int.  long truncatedHash = 0;  for (int i = 0; i < 4; ++i) {   truncatedHash <<= 8;   // We are dealing with signed bytes:   // we just keep the first byte.   truncatedHash |= (hash[offset + i] & 0xFF);  }  truncatedHash &= 0x7FFFFFFF;  truncatedHash %= 1000000;  return (int) truncatedHash;  } } 

测试代码:

package com.auth.google;  import org.junit.Test;  /**  *  *  * 身份认证测试  *  * @author yangbo  *  * @version 创建时间:2017年8月14日 上午11:09:23  *  *  */ public class AuthTest {  //当测试authTest时候,把genSecretTest生成的secret值赋值给它  private static String secret="R2Q3S52RNXBTFTOM";   //@Test  public void genSecretTest() {// 生成密钥   secret = GoogleAuthenticator.generateSecretKey();  // 把这个qrcode生成二维码,用google身份验证器扫描二维码就能添加成功  String qrcode = GoogleAuthenticator.getQRBarcode("2816661736@qq.com", secret);  System.out.println("qrcode:" + qrcode + ",key:" + secret);  }  /**  * 对app的随机生成的code,输入并验证  */  @Test  public void verifyTest() {  long code = 807337;  long t = System.currentTimeMillis();  GoogleAuthenticator ga = new GoogleAuthenticator();  ga.setWindowSize(5);  boolean r = ga.check_code(secret, code, t);  System.out.println("检查code是否正确?" + r);  } } 

具体使用方式(iOS演示):

第一步:进入iphone的appstore,在搜索框中输入google身份验证器,如下图:

选择上图中的google authenticator 并安装。

第二步:运行下面链接中下载的demo中的AuthTest的genSecretTest方法,控制台打印的结果如下图:

key:为app与服务端约定的秘钥,用于双方的认证。

qrcode:是app扫码能够识别的就是二维码值,把它生成二维码如下图:

第三步:打开google authenticator app软件选择扫描条形码按扭打开相机对二维码扫描加入账号,如下图:

第四步:把app中的数字,在AuthTest的verifyTest进行验证,如下图:

通过上面给大家分享了google身份认证器服务端key的生成和它生成的随机密码的验证。

上面使用的代码已上传到码云,下载地址:googleauth_jb51.rar

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持武林网。

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