java使用google身份验证器实现动态口令验证的示例

java使⽤google⾝份验证器实现动态⼝令验证的⽰例
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 mons.codec.binary.Base32;
import mons.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. )
* @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 = "/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@", 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。