Java项目实现手机令牌登录Google

一、项目背景:

客户需求：使用Java作为后台，编写一个Java网页系统，其中包含登录功能，涉及到用户身份验证的功能，都要做成双因子验证（密码、手机令牌、用户生物特征任选两个作为身份验证），所以要作一个手机令牌，本次使用谷歌Google authenticator作为手机令牌，以下为粘贴即用的代码。

二、代码原理：

1.客户端每30秒使用密钥，如：5GWF6POOIZNLFD6M 和时间戳通过一种算法生成一个6位数字的一次性密码
2.用户登陆时输入一次性密码，如：544506。
3.服务器端使用保存在数据库中的密钥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。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。

三、使用说明（重要）：

一定要保证电脑上的时间和手机上的一致，不然生成出来的秘钥不能用，若不一样直接调整电脑时间为北京时间即可。
需要引用commons-codec-1.9.jar包，
先调用这个生成一个16位密钥，如：5GWF6POOIZNLFD6M
，然后存数据库里，下次用户验证再用这个密钥解码：

String my = GoogleAuthenticator.genSecret(此处填写用户手机号);

然后让用户下载Google authenticator手机APP，以这个密钥注册Google authenticator
用户登录时，输入手机上的六位密钥，后台调用方法进行转码校验：

Boolean isTrue = GoogleAuthenticator.authcode("544506", "5GWF6POOIZNLFD6M
");

判断isTrue是否正确即可。

四、源代码：

package com.oumasoft.art.manage.client.business;

import org.apache.commons.codec.binary.Base32;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
/**
 * Created by Funky_oaNiu on 2021/12/16.
 */
public class GoogleAuthenticator {
    public static void main(String args[]){
    	//测试用例
    	//生成一次密钥即可
        //String my = GoogleAuthenticator.genSecret("此处填写用户手机号");
        //System.out.println("秘钥:"+my);
        //校验
        Boolean isTrue = GoogleAuthenticator.authcode("544506", "56H6T2CON3EV52AS");
        System.out.println(isTrue);
    }
    // taken from Google pam docs - we probably don't need to mess with these
    public static final int SECRET_SIZE = 10;

    public static final String SEED = "g8GjEvTbW5oVSV7avLBdwIHqGlUYNzKFI7izOF8GwLDVKs2m0QN7vxRs2im5MDaNCWGmcD2rvcZx";

    public static final String RANDOM_NUMBER_ALGORITHM = "SHA1PRNG";

    // default 3 - max 17 (from google docs)最多可偏移的时间
    int window_size = 3;

    public void setWindowSize(int s) {
        if (s >= 1 && s <= 17){
            window_size = s;
        }
    }


    public static Boolean authcode(String codes, String savedSecret) {
        // enter the code shown on device. Edit this and run it fast before the
        // code expires!
        long code = Long.parseLong(codes);
        long t = System.currentTimeMillis();
        GoogleAuthenticator ga = new GoogleAuthenticator();
        // should give 5 * 30 seconds of grace...
        ga.setWindowSize(15);//不用怀疑是不是16，这里就是15
        boolean r = ga.check_code(savedSecret, code, t);
        return r;
    }

    public static String genSecret(String user) {
        String secret = GoogleAuthenticator.generateSecretKey();
        GoogleAuthenticator.getQRBarcodeURL(user,
                "testhost", secret);
        return secret;
    }

    public static String generateSecretKey() {
        SecureRandom sr = null;
        try {
            sr = SecureRandom.getInstance(RANDOM_NUMBER_ALGORITHM);
            sr.setSeed(Base64.decodeBase64(SEED));
            byte[] buffer = sr.generateSeed(SECRET_SIZE);
            Base32 codec = new Base32();
            byte[] bEncodedKey = codec.encode(buffer);
            String encodedKey = new String(bEncodedKey);
            return encodedKey;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            // should never occur... configuration error
        }
        return null;
    }


    public static String getQRBarcodeURL(String user, String host, String secret) {
        String format = "https://www.google.com/chart?chs=200x200&chld=M%%7C0&cht=qr&chl=otpauth://totp/%s@%s%%3Fsecret%%3D%s";
        return String.format(format, user, host, secret);
    }


    public boolean check_code(String secret, long code, long timeMsec) {
        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 = (timeMsec / 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;
    }

    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;
    }
}