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。
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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：
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移动技术网。
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