谷歌身份验证器的使用超详细步骤

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

      <!--胡图工具包-->
        <dependency>
            <groupId>cn.hutool</groupId>
            <artifactId>hutool-all</artifactId>
            <version>5.8.2</version>
        </dependency>
		<!--二维码的生成工具类-->
        <dependency>
            <groupId>com.google.zxing</groupId>
            <artifactId>core</artifactId>
            <version>3.3.3</version>
        </dependency>
		<!--谷歌身份验证器-->
        <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

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

3.5.添加成功后，如下所示

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：

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

	//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