C# totp简单实现

背景：

需要实现类似于QQ令牌这种动态数据验证；

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TOTP 介绍：

TOTP 是基于时间的一次性密码生成算法，它由 RFC 6238 定义。和基于事件的一次性密码生成算法不同 HOTP，TOTP 是基于时间的，并且TOTP 算法是基于 HOTP 的，对于 HOTP 算法来说，HOTP 的输入一致时始终输出相同的值，而 TOTP 是基于时间来算出来的一个值，可以在一段时间内（官方推荐是30s）保证这个值是固定以实现，在一段时间内始终是同一个值，以此来达到基于时间的一次性密码生成算法。

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实现：

实现是使用 谷歌身份验证GoogleAuthenticator来实现的，Google Authenticator(谷歌身份验证器)，是谷歌公司推出的一款动态令牌工具，解决账户使用时遭到的一些不安全的操作进行的“二次验证”，认证器基于RFC文档中的HOTP/TOTP算法实现 ，是一种从共享秘钥和时间或次数一次性令牌的算法。

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示例代码：

1.调用

 GoogleAuthenticator ga = new GoogleAuthenticator();
 string mm = ga.GenerateCode();

2.创建一个类 GoogleAuthenticator.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace WpfApp2
{
    public class GoogleAuthenticator
    {
        /// 

        /// 初始化验证码生成规则
        /// 
        /// 秘钥(手机使用Base32码，程序端不需要Base32转换)
        /// 验证码间隔多久刷新一次（默认30秒和google同步）
        public GoogleAuthenticator(long duration = 60, string key = "123456")
        {
            this.SERECT_KEY = key;
            this.SERECT_KEY_MOBILE = key; //Base32.ToString(Encoding.UTF8.GetBytes(key));
            this.DURATION_TIME = duration;
        }

        /// 

        /// 间隔时间
        /// 
        private long DURATION_TIME { get; set; }

        /// 

        /// 迭代次数
        /// 
        private long COUNTER
        {
            get
            {
                //return (long)(DateTime.UtcNow - new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc)).TotalSeconds / DURATION_TIME;

                DateTime nowdt = DateTime.Now; //Convert.ToDateTime("2023/4/23 12:12:12");
                return (long)(nowdt - new DateTime(1970, 1, 1, 8, 0, 0, 0)).TotalSeconds / DURATION_TIME;
            }
        }

        /// 

        /// 秘钥
        /// 
        private string SERECT_KEY { get; set; }

        /// 

        /// 手机端输入的秘钥
        /// 
        private string SERECT_KEY_MOBILE { get; set; }

        /// 

        /// 到期秒数
        /// 
        public long EXPIRE_SECONDS
        {
            get
            {
                return (DURATION_TIME - (long)(DateTime.UtcNow - new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc)).TotalSeconds % DURATION_TIME);
            }
        }

        /// 

        /// 获取手机端秘钥
        /// 
        /// 
        public string GetMobilePhoneKey()
        {
            if (SERECT_KEY_MOBILE == null)
                throw new ArgumentNullException("SERECT_KEY_MOBILE");
            return SERECT_KEY_MOBILE;
        }

        /// 

        /// 生成认证码
        /// 
        /// 返回验证码
        public string GenerateCode()
        {
            return GenerateHashedCode(SERECT_KEY, COUNTER);
        }

        /// 

        /// 按照次数生成哈希编码
        /// 
        /// 秘钥
        /// 迭代次数
        /// 生成位数
        /// 返回验证码
        private string GenerateHashedCode(string secret, long iterationNumber, int digits = 6)
        {
            byte[] counter = BitConverter.GetBytes(iterationNumber);

            if (BitConverter.IsLittleEndian)
                Array.Reverse(counter);

            byte[] key = Encoding.ASCII.GetBytes(secret);

            HMACSHA1 hmac = new HMACSHA1(key, true);

            byte[] hash = hmac.ComputeHash(counter);

            int offset = hash[hash.Length - 1] & 0xf;

            int binary =
((hash[offset] & 0x7f) << 24)
| ((hash[offset + 1] & 0xff) << 16)
| ((hash[offset + 2] & 0xff) << 8)
| (hash[offset + 3] & 0xff);

            int password = binary % (int)Math.Pow(10, digits); // 6 digits

            return password.ToString(new string('0', digits));
        }
    }
}