Google Authenticator (mac)使用

本文介绍了一种在Alfred中使用GAuth工作流的方法,该工作流支持Google Authenticator的时间基两步验证,适用于Python 2.7及更高版本。用户可以通过创建包含秘密的~/.gauth文件来配置账号,或者使用gauth add命令添加凭证。源代码可在GitHub上找到,同时提供了Packal下载链接。

​​​​​Dependencies

  • Python>=2.7

 

System Modifications

Create a ~/.gauth file with your secrets, ie:

[google - bob@gmail.com]
secret = xxxxxxxxxxxxxxxxxx

[evernote - robert]
secret = yyyyyyyyyyyyyyyyyy

It's also possible to add credentials with "gauth add [account] [secret]" from Alfred

 

Source Code: Github

 

Download Links

 

原文:https://www.alfredforum.com/topic/4062-gauth-google-authenticator-time-based-two-factor-authentication/

<think>我们被要求用Java实现Google Authenticator的TOTP(基于时间的一次性密码)功能。根据引用[3],我们可以参考RFC6238(TOTP)和RFC4226(HOTP)。GoogleAuthenticator使用的是TOTP算法,它是基于HOTP(基于计数器的一次性密码)的,但将计数器替换为时间戳。实现步骤:1.生成一个共享密钥(Base32编码)。2.根据当前时间和一个时间步长(通常为30秒)计算计数器值。3.使用HMAC-SHA1算法(或其他算法,但默认是SHA1)计算HMAC值。4.动态截取HMAC值得到一个整数。5.将这个整数模10^6(即取最后6位)得到6位数字的一次性密码。注意:密钥是Base32编码的,所以我们需要先解码。我们将分步骤实现:步骤1:生成共享密钥(通常由服务器生成,并在用户注册时提供给用户,以二维码形式展示)步骤2:计算TOTP我们不需要生成二维码,只需要实现TOTP的生成和验证。根据RFC6238,TOTP的计算公式为:TOTP =HOTP(K,T)T= floor((CurrentUnix time- T0)/ TS)其中:T0:起始时间,通常为0(Unixepoch)TS:时间步长,通常为30秒因此,我们需要:1.将Base32编码的密钥解码为字节数组。2.计算T值(当前时间戳除以时间步长,取整数部分)。3.用HOTP算法计算一次性密码。HOTP算法的步骤(RFC4226):1.使用密钥K和计数器C(这里是T)计算HMAC值(默认使用HMAC-SHA1)。2.动态截断(Dynamic Truncation):-取HMAC结果的最后一个字节的低4位,作为偏移量offset。-然后从偏移量offset开始的4个字节(按大端序)组成一个整数,并屏蔽最高位(避免符号问题),得到一个无符号整数。3.将这个整数模10^Digit(Digit一般为6)得到6位数字。我们将实现两个主要方法:-generateTOTP(secretKey, time):生成给定时间点的TOTP-validateTOTP(secretKey,code, time,timeStep,window):验证一个TOTP码,允许一个时间窗口(比如前后1个时间步长)注意:时间窗口通常用于处理时间同步问题。由于我们使用Java,可以使用javax.crypto包中的Mac类来计算HMAC-SHA1。另外,Base32解码可以使用ApacheCommons Codec库,但为了减少依赖,我们也可以自己实现一个简单的Base32解码(或者使用Java8的java.util.Base64?注意Base32不是Base64)。不过,Java标准库中没有Base32,因此我们可能需要自己实现或使用第三方库。但为了简洁,这里我们使用Apache CommonsCodec的Base32类(在回答中,如果用户没有该库,我们可以提供一种简单的Base32解码方法,但注意Base32解码相对复杂,且GoogleAuthenticator的Base32是去掉填充的,字母大写)。然而,由于问题要求自包含,我们可以自己写一个简单的Base32解码(仅支持大写字母,无填充)。但为了准确性和时间,我们假设使用Apache CommonsCodec,并在代码中注明。如果用户不想使用第三方库,我们可以提供替代方案。但考虑到问题要求,我们在这里使用纯Java实现Base32解码(参考RFC4648)。由于Base32解码代码较长,我们可以简化:仅处理大写字母,且不考虑填充。另一种选择:在真实项目中,建议使用ApacheCommons Codec的Base32类。但为了示例的独立性,我们将自己实现一个简单的Base32解码(仅支持标准字母表,无填充)。由于时间关系,我们采用一个简化的Base32解码方法(注意:如果密钥有填充,需要先去除等号,但GoogleAuthenticator生成的密钥通常不带填充)。步骤:1.Base32解码:将Base32字符串转换为字节数组。2.计算时间步长计数器T。3.使用HMAC-SHA1计算哈希。4.动态截断得到整数。5.取模得到6位数字。我们开始编写代码。注意:我们使用当前系统时间,时间步长默认为30秒。我们将创建两个类:GoogleAuthenticator和一个测试类。由于代码较长,我们分步骤写。首先,我们实现一个Base32解码的工具方法(仅支持大写,无填充):</think>### Java中实现Google Authenticator TOTP功能 以下是完整的Java实现方案,包含TOTP生成和验证的核心逻辑,基于RFC 6238标准[^3]: #### 1. 核心实现类 ```java import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException; import java.nio.ByteBuffer; import java.security.GeneralSecurityException; import java.time.Instant; import java.util.Base64; public class GoogleAuthenticator { private static final int TIME_STEP = 30; // 时间步长(秒) private static final int CODE_DIGITS = 6; // 验证码位数 private static final String HMAC_ALGORITHM = "HmacSHA1"; // 哈希算法 /** * 生成TOTP验证码 * @param secretKey Base32编码的密钥 * @return 6位数字验证码 */ public static String generateCode(String secretKey) { // 将Base32密钥解码为字节数组 byte[] key = decodeBase32(secretKey); // 计算当前时间步长计数器 long counter = Instant.now().getEpochSecond() / TIME_STEP; return generateTOTP(key, counter, CODE_DIGITS); } /** * 验证TOTP验证码 * @param secretKey Base32编码的密钥 * @param code 用户输入的验证码 * @param window 允许的时间窗口(步长单位) * @return 验证结果 */ public static boolean verifyCode(String secretKey, String code, int window) { byte[] key = decodeBase32(secretKey); long counter = Instant.now().getEpochSecond() / TIME_STEP; for (int i = -window; i <= window; i++) { String testCode = generateTOTP(key, counter + i, CODE_DIGITS); if (testCode.equals(code)) { return true; } } return false; } private static String generateTOTP(byte[] key, long counter, int codeDigits) { // 将计数器转为字节数组(大端序) byte[] counterBytes = ByteBuffer.allocate(8).putLong(counter).array(); try { // 计算HMAC-SHA1 Mac hmac = Mac.getInstance(HMAC_ALGORITHM); hmac.init(new SecretKeySpec(key, HMAC_ALGORITHM)); byte[] hash = hmac.doFinal(counterBytes); // 动态截断(RFC 4226) int offset = hash[hash.length - 1] & 0xF; int binary = ((hash[offset] & 0x7F) << 24) | ((hash[offset + 1] & 0xFF) << 16) | ((hash[offset + 2] & 0xFF) << 8) | (hash[offset + 3] & 0xFF); // 生成指定位数数字 int otp = binary % (int) Math.pow(10, codeDigits); return String.format("%0" + codeDigits + "d", otp); } catch (GeneralSecurityException e) { throw new UndeclaredThrowableException(e); } } private static byte[] decodeBase32(String base32) { String base32Chars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567"; StringBuilder bits = new StringBuilder(); // 将Base32转为二进制串 for (char c : base32.toUpperCase().toCharArray()) { int val = base32Chars.indexOf(c); if (val >= 0) { bits.append(String.format("%5s", Integer.toBinaryString(val)).replace(' ', '0')); } } // 二进制转字节数组 byte[] bytes = new byte[bits.length() / 8]; for (int i = 0; i < bytes.length; i++) { bytes[i] = (byte) Integer.parseInt(bits.substring(i * 8, (i + 1) * 8), 2); } return bytes; } } ``` #### 2. 使用示例 ```java public class Main { public static void main(String[] args) { // 生成密钥(需Base32编码) String secretKey = "JBSWY3DPEHPK3PXP"; // 生成并验证TOTP String code = GoogleAuthenticator.generateCode(secretKey); System.out.println("生成验证码: " + code); boolean isValid = GoogleAuthenticator.verifyCode(secretKey, code, 1); System.out.println("验证结果: " + isValid); } } ``` #### 3. 关键实现说明 1. **TOTP算法原理**: - 基于时间窗口计算计数器:$T = \lfloor \frac{当前时间戳}{时间步长} \rfloor$ - 使用HMAC-SHA1计算哈希:$HMAC(K, T)$[^3] - 动态截断技术(RFC 4226)生成数字 2. **密钥处理**: - Google Authenticator使用Base32编码密钥[^1] - `decodeBase32()`方法实现自定义解码(避免第三方依赖) 3. **时间窗口验证**: - 允许±1个时间步长的容差(约±30秒) - 解决设备与服务器时间不同步问题 4. **安全性要点**: - 密钥必须安全存储(建议加密) - 生产环境应限制重试次数 - 使用HTTPS传输验证码 #### 4. 集成建议 1. **用户注册流程**: ```java // 生成新密钥 byte[] keyBytes = new byte[20]; new SecureRandom().nextBytes(keyBytes); String secretKey = Base32.getEncoder().encodeToString(keyBytes); // 生成二维码URL(Google格式) String qrUrl = "otpauth://totp/YourApp:user@example.com?secret=" + secretKey; ``` 2. **验证流程**: ```java public boolean authenticate(String username, String code) { String storedKey = getUserSecret(username); // 从数据库获取密钥 return GoogleAuthenticator.verifyCode(storedKey, code, 1); } ``` #### 5. 注意事项 1. 时间同步:服务器需使用NTP保持时间准确 2. 密钥备份:提供恢复码机制 3. 算法扩展:支持HMAC-SHA256/SHA512(需修改`HMAC_ALGORITHM`) 4. 依赖项:仅需标准Java库(Java 8+) 此实现符合RFC 6238标准,可与官方Google Authenticator应用兼容[^1][^3]。实际部署时应添加异常处理和日志监控。
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