提升账户安全:一次性密码生成原理与实践

   日期:2024-12-28    作者:b1254575 移动:http://ljhr2012.riyuangf.com/mobile/quote/77794.html
 

​ 此工具提供基于时间的一次性密码(Time-based One-time Password,简称TOTP,只需要在手机上安装密码生成应用程序,就可以生成一个随着时间变化的一次性密码,用于帐户验证,而且这个应用程序不需要连接网络即可工作。

提升账户安全:一次性密码生成原理与实践

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

 
 

​ 介绍完了HOTP,Time-based One-time Password(TOTP)也就容易理解了。TOTP将HOTP中的计数器C用当前时间T来替代,于是就得到了随着时间变化的一次性密码。非常有趣吧

虽然原理很简单,但是用时间来替代计数器会有一些特殊的问题,这些问题也很有意思,我们选取几个进行一下探讨。

​ 首先,时间T的值怎么选取?因为时间每时每刻都在变化,如果选择一个变化太快的T(例如从某一时间点开始的秒数,那么用户来不及输入密码。如果选择一个变化太慢的T(例如从某一时间点开始的小时数,那么第三方攻击者就有充足的时间去尝试所有可能的一次性密码(试想6位数字的一次性密码仅仅有10^6种组合,降低了密码的安全性。除此之外,变化太慢的T还会导致另一个问题。如果用户需要在短时间内两次登录账户,由于密码是一次性的不可重用,用户必须等到下一个一次性密码被生成时才能登录,这意味着最多需要等待59分59秒!这显然不可接受。综合以上考虑,Google选择了30秒作为时间片,T的数值为从Unix epoch(1970年1月1日 00:00:00)来经历的30秒的个数。

​ 第二个问题是,由于网络延时,用户输入延迟等因素,可能当服务器端接收到一次性密码时,T的数值已经改变,这样就会导致服务器计算的一次性密码值与用户输入的不同,验证失败。解决这个问题个一个方法是,服务器计算当前时间片以及前面的n个时间片内的一次性密码值,只要其中有一个与用户输入的密码相同,则验证通过。当然,n不能太大,否则会降低安全性。

​ 事实上,这个方法还有一个另外的功能。我们知道如果客户端和服务器的时钟有偏差,会造成与上面类似的问题,也就是客户端生成的密码和服务端生成的密码不一致。但是,如果服务器通过计算前n个时间片的密码并且成功验证之后,服务器就知道了客户端的时钟偏差。因此,下一次验证时,服务器就可以直接将偏差考虑在内进行计算,而不需要进行n次计算。

引入依赖

 

书写工具类( GoogleAuthenticator

 

生成验证码

如果用户是要进行绑定二次验证的话,使用 generateSecretKey() 方法生成密钥,返回给用户,用户使用这个密钥在验证器终端进行绑定,就可以获取六位数字。此方法返回的是字符串,用户只能手动输入的。也可以生成一个二维码,用验证器终端扫。

生成二维码的方式

文件中打印

 

其中《test@demo》 可以用登录名@产品名称给用户固定好 (自己测试可通过在线转换二维码,然后通过谷歌验证器扫描二维码添加到应用中,比如:https://cn.online-qrcode-generator.com/)

校验验证码

直接调用 check_code 方法即可。参数分别为 密钥,六位验证码,当前时间戳。


 

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