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TOTP(转载)

CODY 发表于2018/05/24 10:19:11 2392次赏阅 1个点评

名词解释和基本介绍

OTP 是 One-Time Password的简写,表示一次性密码。

HOTP 是HMAC-based One-Time Password的简写,表示基于HMAC算法加密的一次性密码。

  是事件同步,通过某一特定的事件次序及相同的种子值作为输入,通过HASH算法运算出一致的密码。

TOTP 是Time-based One-Time Password的简写,表示基于时间戳算法的一次性密码。 

  是时间同步,基于客户端的动态口令和动态口令验证服务器的时间比对,一般每60秒产生一个新口令,要求客户端和服务器能够十分精确的保持正确的时钟,客户端和服务端基于时间计算的动态口令才能一致。  

原理介绍

OTP基本原理

计算OTP串的公式

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

K表示秘钥串;其中,

C是一个数字,表示随机数;

HMAC-SHA-1表示使用SHA-1做HMAC;

Truncate是一个函数,就是怎么截取加密后的串,并取加密后串的哪些字段组成一个数字。

对HMAC-SHA-1方式加密来说,Truncate实现如下。

  • HMAC-SHA-1加密后的长度得到一个20字节的密串;
  • 取这个20字节的密串的最后一个字节,取这字节的低4位,作为截取加密串的下标偏移量;
  • 按照下标偏移量开始,获取4个字节,按照大端方式组成一个整数;
  • 截取这个整数的后6位或者8位转成字符串返回。

 Java代码实现

public static String generateOTP(String K,
                                     String C,
                                     String returnDigits,
                                     String crypto){
       int codeDigits = Integer.decode(returnDigits).intValue();
       String result = null;
 
       // K是密码
       // C是产生的随机数
       // crypto是加密算法 HMAC-SHA-1
       byte[] hash = hmac_sha(crypto, K, C);
       // hash为20字节的字符串
 
       // put selected bytes into result int
       // 获取hash最后一个字节的低4位,作为选择结果的开始下标偏移
       int offset = hash[hash.length - 1] & 0xf;
 
       // 获取4个字节组成一个整数,其中第一个字节最高位为符号位,不获取,使用0x7f
       int binary =
               ((hash[offset] & 0x7f) << 24) |
               ((hash[offset + 1] & 0xff) << 16) |
               ((hash[offset + 2] & 0xff) << 8) |
               (hash[offset + 3] & 0xff);
       // 获取这个整数的后6位(可以根据需要取后8位)
       int otp = binary % 1000000;
       // 将数字转成字符串,不够6位前面补0
       result = Integer.toString(otp);
       while (result.length() < codeDigits) {
           result = "0" + result;
       }
       return result;
   }

 返回的结果就是看到一个数字的动态密码。

HOTP基本原理

知道了OTP的基本原理,HOTP只是将其中的参数C变成了随机数

公式修改一下

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

即:C作为一个参数,获取动态密码。HOTP: Generates the OTP for the given count

HOTP的python代码片段:

class HOTP(OTP):
    def at(self, count):
        """
        Generates the OTP for the given count
        @param [Integer] count counter
        @returns [Integer] OTP
        """
        return self.generate_otp(count)


TOTP基本原理
一般规定HOTP的散列函数使用SHA2,即:基于SHA-256 or SHA-512 [SHA2] 的散列函数做事件同步验证;

TOTP只是将其中的参数C变成了由时间戳产生的数字。

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

不同点是TOTP中的C是时间戳计算得出。

C = (T - T0) / X;

T 表示当前Unix时间戳

T0一般取值为 0.

X 表示时间步数,也就是说多长时间产生一个动态密码,这个时间间隔就是时间步数X,系统默认是30秒;

例如:

T0 = 0;

X = 30;

T = 30 ~ 59, C = 1; 表示30 ~ 59 这30秒内的动态密码一致。

T = 60 ~ 89, C = 2; 表示30 ~ 59 这30秒内的动态密码一致。

不同厂家使用的时间步数不同;

  • 阿里巴巴的身份宝使用的时间步数是60秒;
  • 宁盾令牌使用的时间步数是60秒;
  • Google的 身份验证器的时间步数是30秒;
  • 腾讯的Token时间步数是60秒;

TOTP的python代码片段:

class TOTP(OTP):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        """
        @option options [Integer] interval (30) the time interval in seconds
            for OTP This defaults to 30 which is standard.
        """
        self.interval = kwargs.pop('interval', 30)
        super(TOTP, self).__init__(*args, **kwargs)
    def now(self):
        """
        Generate the current time OTP
        @return [Integer] the OTP as an integer
        """
        return self.generate_otp(self.timecode(datetime.datetime.now()))
 
    def timecode(self, for_time):
        i = time.mktime(for_time.timetuple())
        return int(i / self.interval)

self.interval 是时间步数X代码说明

datetime.datetime.now()为当前的Unix时间戳

timecode表示(T - T0) / X,即获取获取动态密码计算的随机数。

 

TOTP 的实现可以使用HMAC-SHA-256或者HMAC-SHA-512散列函数;

 

python的otp实现

https://pypi.python.org/pypi/pyotp

https://github.com/pyotp/pyotp

基于pyotp的简单应用

>>> import base64
>>> base64.b32encode('This is my secret key')
'KRUGS4ZANFZSA3LZEBZWKY3SMV2CA23FPE======'
>>> secretKey = base64.b32encode('This is my secret key')
>>> import pyotp
>>> totp = pyotp.TOTP(secretKey)
>>> totp.now()
423779

加载base64的模块,将我的秘钥做一下base32的加密,加载pyotp模块,otp使用base32加密后的秘钥传作为种子,生成随机数字验证的。程序的简单说明

可以使用pyotp和expect一起实现基于google authenticator的自动登录(免去每次双认证,输入密码和动态密码)。

 

pyotp的TOTP的使用说明(官网)

totp = pyotp.TOTP('base32secret3232')
totp.now() # => 492039
 
# OTP verified for current time
totp.verify(492039) # => True
time.sleep(30)
totp.verify(492039) # => False

pyotp的HOTP的使用说明(官网) 

hotp = pyotp.HOTP('base32secret3232')
hotp.at(0) # => 260182
hotp.at(1) # => 55283
hotp.at(1401) # => 316439
 
# OTP verified with a counter
hotp.verify(316439, 1401) # => True
hotp.verify(316439, 1402) # => False

 

使用场景

  • 服务器登录动态密码验证(如阿里云ECS登录,腾讯机房服务器登录等);
  • 公司VPN登录双因素验证;
  • 网络接入radius动态密码;
  • 银行转账动态密码;
  • 网银、网络游戏的实体动态口令牌;
  • 等动态密码验证的应用场景。

 

市面上基于HOTP的产品

 

Google基于TOTP的开源实现

https://github.com/google/google-authenticator

RFC6238中TOTP基于java代码的实现。

 

golang的一个otp做的不错的实现

https://github.com/gitchs/gootp

 

RFC参考

RFC 4226 One-Time Password and HMAC-based One-Time Password.

RFC 6238 Time-based One-Time Password.

RFC 2104 HMAC Keyed-Hashing for Message Authentication.


原文 http://www.cnblogs.com/voipman/p/6216328.html 


Nemo 评论于

顶一个~!



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