谷歌身份验证器
谷歌身份验证器
Google身份验证器Google Authenticator是谷歌推出的基于时间的一次性密码(Time-based One-time Password，简称TOTP)，只需要在手机上安装该APP，就可以生成一个随着时间变化的一次性密码，用于帐户验证。
谷歌身份验证器最早是谷歌为了减少 Gmail 邮箱遭受恶意攻击而推出的两步验证方式，后来被很多网站支持。
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）。它和很多银行发行的动态口令卡类似，可以断网使用，只不过前者是谷歌推出的一个 App，后者是专门的一个硬件。
大家都知道我们平常登录一个网站的时候，会输入账号、密码，有些也会输入短信验证码（也是为了提高安全性），有些网站出了以上这些之外，还需要输入一次动态口令才能验证成功。这个动态口令就是Google身份验证器每隔30s会动态生成一个6位数的数字。它的作用是：对你的账号进行“二步验证”保护，或者说做一个双重身份验证，来达到提升安全级别的目的。
谷歌验证 (Google Authenticator) 的实现原理
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。
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/kisexu@gmail.com?secret=DPI45HCEBCJK6HG7』，下图：otpauth://totp/kisexu@gmail.com?secret=DPI45HCEBCJK6HG7 (二维码自动识别)
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
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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』。
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用户登陆时输入一次性密码『684060』。
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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。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。
这种『算法』是公开的，所以服务器端也有很多开源的实现。
本质上是基于共享密钥的身份认证，当你从银行领取一个动态令牌时，已经做过了密钥分发，Google Authenticator的二维码绑定过程其实就是密钥分发的过程而已。实现方式主要分为两种：HOTP,TOTP，国内主要使用TOTP，因为时间同步并不是太难的事。
原理请参看RFC4226 https://www.ietf.org/rfc/rfc4226.txt
客户端和服务器事先协商好一个密钥K，用于一次性密码的生成过程，此密钥不被任何第三方所知道。此外，客户端和服务器各有一个计数器C，并且事先将计数值同步。
进行验证时，客户端对密钥和计数器的组合(K,C)使用HMAC（Hash-based Message Authentication Code）算法计算一次性密码，公式如下：HOTP(K,C) = Truncate(HMAC-SHA-1(K,C))上面采用了HMAC-SHA-1，当然也可以使用HMAC-MD5等。
HMAC算法得出的值位数比较多，不方便用户输入，因此需要截断（Truncate）成为一组不太长十进制数（例如6位）。计算完成之后客户端计数器C计数值加1。用户将这一组十进制数输入并且提交之后，服务器端同样的计算，并且与用户提交的数值比较，如果相同，则验证通过，服务器端将计数值C增加1。如果不相同，则验证失败。
参考
Google账户两步验证的工作原理
参考URL: https://blog.seetee.me/post/2011/google-two-step-verification/