oldhu's

15
Sep 2022

双因素认证(2FA)与HOTP/TOTP

名词定义

HOTP: HMAC-based One-Time Password

TOTP: 基于时间的一次性密码算法(Time-based One-Time Password)

2FA: 双因素认证(Two-Factor Authentication)

使用方法

如何使用两步验证:

  • 开启两步验证,然后出现一个二维码,使用支持两步验证的移动应用扫一下二维码。这时候应用会出现一个6位数的一次性密码,首次需要输入验 证从而完成开启过程。
  • 以后在登陆的时候,除了输入用户名和密码外,还需要把当前的移动应用上显示的6位数编码输入才能完成登陆。

TOTP算法

现在基本能见到的2FA,都是TOTP算法。TOTP是基于HOTP的。

HOTP算法步骤:

  1. 客户端与服务器端共享一个密钥K,一个计数器C
  2. 用HMAC-SHA-1算法对K和C进行计算(HMAC-SHA-1本身初始化需要一个Key,就是K,需要一个负载,就是C),得到HS。HS长度为固定20字节。
  3. 取20字节的最后一个字节的低4位,用这个值作为10进制数字偏移量offset,从HS中以offset为起点,取4个字节,然后取这4个字节的后31位 (忽略符号位),得到DT
  4. 将DT转化为10进制,然后对 10^n 取模。n是最终要保留的位数。

TOTP算法:

  1. 双方共享一个起始EPOCH时间T0(单位秒),共享一个步长X(默认30秒),得到 T = (current epoch seconds - T0) / X
  2. 用T替换HOTP算法中的C

二维码

初始化的时候,二维码里编码了什么信息?

二维码里编码了一个otpauth://开头的URL,格式为:

otpauth://totp/<服务名称>?secret=<密钥K明文>&algorithm=SHA1&digits=6&period=30
  • secret可以由服务器生成,直接明文传输
  • algorithm默认为SHA1(对应HMAC-SHA1),可以选SHA256(对应HMAC-SHA256),SHA512(对应HMAC-SHA512)
  • digits默认为6
  • period默认为30秒,是上面算法中的X

扫描二维码后,就拿到了密钥K,T0由客户端获取当前的EPOCH时间得到,X对应参数中的period,如果参数中没有传递,则为30秒。所有的参数客户端应该保存在一个安全的位置。

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