Google Authenticator TOTP原理詳解(以Python爲例)

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一、 原理詳解(點擊圖片然後放大查看)

二、 驗證
1、下載Google谷歌身份驗證器。
2、通過Python 的qrcode和pyotp模塊生成二維碼。

3、然後使用下載的谷歌身份驗證器掃描生成的二維碼

如果沒有谷歌服務,則選擇輸入祕鑰,在賬戶明處填入name參數,在祕鑰處填入Secret即可。

4、對比手機上谷歌驗證器顯示的6位動態碼,你會發現,和【原理詳解】中代碼計算處的6位動態碼是一致的

三、 源碼

1、計算Google Authenticator 6位動態碼

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Google Authenticator工作原理 TOTP(Time-Based One-Time Password)

import hmac
import hashlib
import base64
import struct
import time

# setup 1 : base32 secret
Secret = 'userxiaosheng'
Secret += '=' * (8-len(Secret)%8) # py3中base64模塊要求字符串必須爲8的倍數，不足部分使用 = 補全
K = base64.b32decode(Secret,True)

# setup 2 : get current timestamp
# int(time.time()) // 30  到當前經歷了多少個30秒
C = struct.pack(">Q", int(time.time()) // 30)   # 將間隔時間轉爲big-endian(大端序)並且爲長整型的字節

# setup 3 : start hmac-sha1
# hmac = SHA1(secret + SHA1(secret + input))
H = hmac.new(K,C,hashlib.sha1).digest() # 使用hmac sha1加密,並且以字節的方式取出 = b'\x0f\x1a\xaeL\x0c\x8e\x19g\x8dv}\xde7\xbc\x95\xeal\xa3\xc1\xee'
O = H[19] & 15  # bin(15)=00001111=0b1111

DynamicPasswd = str((struct.unpack(">I", H[O:O+4])[0] & 0x7fffffff) % 1000000)
# struct.unpack('>I',h[o:o+4])[0]   -- 轉爲big-endian(大端序)並且不爲負數的數字(整數),因爲轉換完是一個數組,類似"(2828101188,)",所以需要[0]取出
# h[o:o+4]  --  取其中4個字節  o=10  則取索引分別爲 10,11,12,13的字節
# & 0x7fffffff = 11111111  --  與字節轉換的數字做與運算
# % 1000000  --  得出的數字與1000000相除然後取餘

TOTP = str(0) + str(DynamicPasswd) if len(DynamicPasswd) < 6 else DynamicPasswd
# passwd = passwd if len(passwd) < 6 else str(0) + str(passwd)
# 如果最後得出的6位數字，首位0,可能會只輸出5位數字,所以這裏進行一個判斷，如果是5位則加上首位的0
print(TOTP)

2、生成二維碼

import pyotp
from qrcode import QRCode
from qrcode import constants

Content = pyotp.totp.TOTP(Secret).provisioning_uri(name='xiaosheng', issuer_name="Verfiy Code")
# 在真實環境中,name的參數應該是和Secret有關聯的,這樣我們才能爲每個不同的用戶分別計算動態驗證碼.

qr = QRCode(version=1,
            error_correction=constants.ERROR_CORRECT_L,
            box_size=6,
            border=4,)

qr.add_data(Content)
qr.make(fit=True)
img = qr.make_image()
img.save('./GoogleQR.png')