谷歌验证 (Google Authenticator) 的实现原理是什么？

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作者：徐小花
链接：http://www.zhihu.com/question/20462696/answer/18731073
来源：知乎

开启Google的登陆二步验证（即Google Authenticator服务）后用户登陆时需要输入额外由手机客户端生成的一次性密码。

实现Google Authenticator功能需要服务器端和客户端的支持。服务器端负责密钥的生成、验证一次性密码是否正确。客户端记录密钥后生成一次性密码。

目前客户端有：
android版： Google 身份验证器
iOS版： https://itunes.apple.com/cn/app/google-authenticator/id388497605

实现原理：

一、用户需要开启Google Authenticator服务时，
1.服务器随机生成一个类似于『DPI45HKISEXU6HG7』的密钥，并且把这个密钥保存在数据库中。
2.在页面上显示一个二维码，内容是一个URI地址（otpauth://totp/账号?secret=密钥），如『otpauth://totp/[email protected]?secret=DPI45HCEBCJK6HG7』，下图：
<img src="https://pic1.zhimg.com/d37d311d9464d4c24a37e70d541364bc_b.jpg" data-rawwidth="200" data-rawheight="200" class="content_image" width="200">
3.客户端扫描二维码，把密钥『DPI45HKISEXU6HG7』保存在客户端。

二、用户需要登陆时
1.客户端每30秒使用密钥『DPI45HKISEXU6HG7』和时间戳通过一种『算法』生成一个6位数字的一次性密码，如『684060』。如下图android版界面：
<img src="https://pic1.zhimg.com/c2056261a0b106af19517697887c0b38_b.jpg" data-rawwidth="281" data-rawheight="398" class="content_image" width="281">
2.用户登陆时输入一次性密码『684060』。
3.服务器端使用保存在数据库中的密钥『DPI45HKISEXU6HG7』和时间戳通过同一种『算法』生成一个6位数字的一次性密码。大家都懂控制变量法，如果算法相同、密钥相同，又是同一个时间（时间戳相同），那么客户端和服务器计算出的一次性密码是一样的。服务器验证时如果一样，就登录成功了。

Tips：
1.这种『算法』是公开的，所以服务器端也有很多开源的实现，比如php版的： https://github.com/PHPGangsta/GoogleAuthenticator 。上github搜索『Google Authenticator』可以找到更多语言版的Google Authenticator。
2.所以，你在自己的项目可以轻松加入对Google Authenticator的支持，在一个客户端上显示多个账户的效果可以看上面android版界面的截图。目前dropbox、lastpass、wordpress，甚至vps等第三方应用都支持Google Authenticator登陆，请自行搜索。
3.现实生活中，网银、网络游戏的实体动态口令牌其实原理也差不多，大家可以自行脑补下，谢谢。
<img src="https://pic2.zhimg.com/fc0617ba6b2062bec68c87eb481d25c1_b.jpg" data-rawwidth="302" data-rawheight="144" class="content_image" width="302">