谷歌身份验证器的使用超详细步骤

骑猪看日落 2024-04-01 13:09 76阅读 0赞

> 谷歌身份验证器Google Authenticator是谷歌推出的一款动态口令工具，解决大家各平台账户遭到恶意攻击的问题，一般在相关的服务平台登陆中除了用正常用户名和密码外，需要再输入一次谷歌认证器生成的动态口令才能验证成功，相当于输入二次密码，以达到账户的高安全性。例如交易所、金融平台、以及一些钱包等项目等等，都会使用谷歌身份验证器Google Authenticator来做二次认证，开启谷歌身份验证之后，登录账户，除了输入用户名和密码，还需要输入谷歌验证器上的动态密码。谷歌验证器上的动态密码，也称为一次性密码，密码按照时间或使用次数不断动态变化（默认 30 秒变更一次）

*  **使用思路**  
    1、第一次请求，判断未绑定谷歌验证码，那就生成随机base32的秘钥展示到页面，供用户创建账号，或者生成二维码，供用户在手机端使用谷歌验证器扫码创建账号  
    2、绑定验证，将手机app谷歌验证器生成的验证码输入到需要登录的平台验证，成功后将秘钥存入数据库；  
    3、绑定过后每次请求查询数据库的秘钥生成二维码传出；  
    4、取消绑定，清除数据库的数据。
 *  **使用步骤**  
    ***手机上下载谷歌身份验证器，便于生成验证码***  
    *iPhone手机*：在App Store中搜索 Google Authenticator  
    *安卓手机*：复制该链接到浏览器下载，http://d7.xiaotongqq.com/googe.apk
 *  **整合java**  
    1.导入依赖

<dependency>
                <groupId>cn.hutool</groupId>
                <artifactId>hutool-all</artifactId>
                <version>5.8.2</version>
            </dependency>
    		
            <dependency>
                <groupId>com.google.zxing</groupId>
                <artifactId>core</artifactId>
                <version>3.3.3</version>
            </dependency>
    		
            <dependency>
                <groupId>commons-codec</groupId>
                <artifactId>commons-codec</artifactId>
                <version>1.12</version>
            </dependency>

2.编写谷歌身份验证器工具类

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;
    
    
    /**
     * @Description: 谷歌身份验证器工具类
     */
    public class GoogleAuthenticator {
        
    
        /**
         * 生成秘钥的长度
         */
        public static final int SECRET_SIZE = 10;
    
        public static final String SEED = "g8GjEvTbW5oVSV7avL47357438reyhreyuryetredLDVKs2m0QN7vxRs2im5MDaNCWGmcD2rvcZx";
        /**
         * 实现随机数算法
         */
        public static final String RANDOM_NUMBER_ALGORITHM = "SHA1PRNG";
    
        /**
         * 时间前后偏移量
         * 用于防止客户端时间不精确导致生成的TOTP与服务器端的TOTP一直不一致
         * 如果为0,当前时间为 10:10:15
         * 则表明在 10:10:00-10:10:30 之间生成的TOTP 能校验通过
         * 如果为1,则表明在
         * 10:09:30-10:10:00
         * 10:10:00-10:10:30
         * 10:10:30-10:11:00 之间生成的TOTP 能校验通过
         * 以此类推
         */
          int window_size = 10; // 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;
        }
    
        /**
         * 生成随机密钥，每个用户独享一份密钥
         * @return secret key
         */
        public static String generateSecretKey() {
        
            SecureRandom sr = null;
            try {
        
                sr = SecureRandom.getInstance(RANDOM_NUMBER_ALGORITHM);
                sr.setSeed(Base64.decodeBase64(SEED.getBytes()));
                byte[] buffer = sr.generateSeed(SECRET_SIZE);
                Base32 codec = new Base32();
                byte[] bEncodedKey = codec.encode(buffer);
                return new String(bEncodedKey);
            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        
                // should never occur... configuration error
            }
            return null;
        }
    
    
        /**
         * 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。
         * 最后展示的账户名称将会是 label:user
         * @param label 标签
         * @param user 账号
         * @param secret 密钥
         * @return
         */
        public static String getQRBarcode(String label, String user, String secret) {
        
            String format = "otpauth://totp/%s:%s?secret=%s";
            return String.format(format, label, user, 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。
         *最后展示的账户名称将会是 user
         * @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);
        }
    
        /**
         * 验证code是否合法
         * @param secret 秘钥
         * @param code 验证码
         * @param timeMses 时间戳
         * @return true表示正确 false 表示错误
         */
        public  boolean check_code(String secret, long code, long timeMses) {
        
            if(secret == null || "".equals(secret))
            {
        
                return false;
            }
            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 = (timeMses / 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;
        }
    
        /**
         * 根据时间偏移量计算
         *
         * @param key
         * @param t
         * @return
         * @throws NoSuchAlgorithmException
         * @throws InvalidKeyException
         */
        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;
        }
    }

3.测试生成秘钥

import cn.hutool.core.io.FileUtil;
    import cn.hutool.extra.qrcode.QrCodeUtil;
    import com.example.vehicleinformationsystem.util.GoogleAuthenticator;
    import org.junit.jupiter.api.Test;
    import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
    
    @SpringBootTest
    class VehicleInformationSystemApplicationTests {
        
        private static String secretKey = "";
    
        /**
         * 生成秘钥
         */
        @Test
        void contextLoads() {
        
            //生成秘钥
           secretKey = GoogleAuthenticator.generateSecretKey();
    		 System.out.println("秘钥："+secretKey);
        }
    
    }

结果：

秘钥：DPSKD2HAZVANIXX7

秘钥使用方式：  
`注：该秘钥应该提示用户备份，切勿泄露给第三方，仅展示一次`  
3.1.在手机上下载谷歌身份验证器（下载方式参考上文）  
3.2.点击右下角加号  
![在这里插入图片描述][aa6a6a8df98c4220ad69775f0fdbbab1.png]  
3.3.点击输入设置秘钥  
3.4.输入需要登录的平台用户名，以及刚才的秘钥，选择基于时间，点击添加  
![在这里插入图片描述][f039f256d58f4b268ccb3a949fb204e0.png]  
3.5.添加成功后，如下所示  
![在这里插入图片描述][cb6f44b9be844419a86f747bae681961.png]  
3.6.将账号的二维码填写到需要登录的平台进行验证  
4.测试生成二维码

/**
         * 生成二维码
         */
        @Test
        void contextLoads() {
        
            //生成秘钥
           secretKey = GoogleAuthenticator.generateSecretKey();
            System.out.println("秘钥："+secretKey);
           //生成二维码信息
            String QRBarcode = GoogleAuthenticator.getQRBarcode("system_admin",secretKey);
            System.out.println("二维码所需要的信息："+QRBarcode);
            //生成二维码  300 表示二维码的大小  D:\img\aa\qrcode.jpg 表示为二维码的生成路径
            QrCodeUtil.generate(QRBarcode, 300, 300, FileUtil.file("D:\\img\\aa\\qrcode.jpg"));
        }

生成结果：  
![在这里插入图片描述][d524cf9dcd724543910fe7db2634555c.png]  
使用方式：  
4.1.在手机上下载谷歌身份验证器（下载方式参考上文）  
4.2.点击右下角加号  
4.3.点击扫描二维码  
4.4.扫描生成的二维码，即可  
5.5.将账号的二维码填写到需要登录的平台进行验证

5.验证码验证  
这里就选择刚才生成的秘钥账户，system  
![在这里插入图片描述][0bf1246a2e5d4e3681bb08e86f4110c2.png]

//刚才生成的秘钥
        private static String secretKey = "DPSKD2HAZVANIXX7";
    
     
    
        /**
         * 测试验证码
         */
        @Test
        void testData() {
        
            String code = "126128";
            long time = System.currentTimeMillis ();
            GoogleAuthenticator g = new GoogleAuthenticator ();
            boolean result = g.check_code (secretKey,Long.valueOf(code),time );
            System.out.println ( "验证码是否正确--》"+result );
    
    
        }

输出结果：

验证码是否正确--》true

[aa6a6a8df98c4220ad69775f0fdbbab1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/32b3fd450c7c4f27b1c993fbd4ba441a.png
[f039f256d58f4b268ccb3a949fb204e0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/b9f167fb3b314e0cbf199d3053b7ceb8.png
[cb6f44b9be844419a86f747bae681961.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/2c22d42ef58245b18726fb59572d5762.png
[d524cf9dcd724543910fe7db2634555c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/72d6433a01e247d18b4559d3566387c0.png
[0bf1246a2e5d4e3681bb08e86f4110c2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/49a6a22e21c24e5dbf935d1de94eac64.png