Go OTP TOTP HOTP

越来越多的系统基于安全的考虑加入了多因素认证的功能，实现多因素认证有多种方案，OTP就是其中一种实现相对简单便捷的方案。本文简要介绍了相关概念，并基于 go1.19.2 ，给出totp、hotp的使用示例，更多可参考 kit4go/otp。

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概念

• OTP: One-Time Password.
  • 一次性密码
• TOTP: Time-based One-time Password Algorithm (TOTP) (RFC 6238): Time based OTP, the most commonly used method.
  • 基于时间戳算法生成的一次性密码，使用最广泛
  • 基于私钥及当前时间生成
  • 一般每30秒或60秒产生一个新口令
  • 需要客户端与服务器保持较精确的时钟
• HOTP: HMAC-based One-time Password Algorithm (HOTP) (RFC 4226): Counter based OTP, which TOTP is based upon.
  • 基于HMAC算法生成的一次性密码

使用场景

• 服务器登录动态密码验证（云服务器登录, 企业管理平台登录等）
• github, twitter, google 登录双因素认证
• 公司内网代理登录双因素验证
• 银行转账动态密码
• 网银、网络游戏的实体动态口令牌
• 双因素认证2FA，多因素认证MFA等

产品

• Microsoft 身份认证器: microsoft-authenticator
  • 跨应用使用简单、快速且高度安全的双因素身份验证
  • 推荐个人使用 ☆☆☆☆☆
• Google 身份验证器: google-authenticator
• 银行网盾令牌: 仅限绑定账户卡
• 支持OTP的游戏厂商的安全防护应用: 仅限指定厂商产品

原理

OTP(K, C) = Truncate(HMAC-SHA-1(K, C))

• K: 秘钥串
• C: 数字
• HMAC-SHA-1: 使用SHA-1做HMAC
• Truncate: 用于截取加密后的字符串

对HMAC-SHA-1方式加密来说，Truncate实现如下

• HMAC-SHA-1加密后的长度得到一个20字节的密串
• 取这个20字节的密串的最后一个字节，取这字节的低4位，作为截取加密串的下标偏移量
• 按照下标偏移量开始，获取4个字节，按照大端方式组成一个整数
• 截取这个整数的后6位或者8位转成字符串返回。

OTP

• C: 数字，表示随机数
• 其他参数与定义相同

TOTP

• C: 随机数，基于时间戳生成

  • C = (T - T0) / T1
  • T: 当前的时间戳
  • T0: 起始时间，一般为0
  • T1: 时间间隔，根据业务需要自定义
    • 一般为 30，表示产生的口令30s有效

• 其他参数与定义相同

• 一般散列函数使用SHA2, 即：基于SHA-256 or SHA-512 [SHA2] 的散列函数做事件同步验证

HOTP

• C: 数字，表示随机数
• 其他参数与定义相同

实现参考

使用

go get -u github.com/v8fg/kit4go

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import "github.com/v8fg/kit4go/otp"

secret := otp.RandomSecret(10) // 生成10字节长度的 secret字符串，如: JBSWY3DPEHPK3PXP

// otp url
// otpauth://totp/Twitter:@xwi88?issuer=Twitter&secret=JJBFGV2ZGNCFARKIKBFTGUCYKA
totpURL := otp.GenerateURLTOTP(otp.KeyOpts{Issuer: "Twitter", AccountName: "@xwi88", Secret: []byte("JJBFGV2ZGNCFARKIKBFTGUCYKA")})

// now time: 2022-10-22 18:00:00 +0000 UTC
now := time.Date(2022, 10, 22, 18, 00, 00, 00, time.UTC)

// totp
// code := otp.Code("JBSWY3DPEHPK3PXP") // 527484 
code := otp.Code("JBSWY3DPEHPK3PXP", now) // 527484 

// totp
// code := otp.TOTPCode("JBSWY3DPEHPK3PXP") // 527484 
// code := otp.TOTPCodeCustom("JBSWY3DPEHPK3PXP", now, nil) // 527484 
code := otp.TOTPCodeCustom("JBSWY3DPEHPK3PXP", now, &otp.Opts{Skew: 1}) // 允许时间误差在 [Before(30s) ~ Present(30s) ~ After(30s)]

// verify
otp.VerifyTOTP(code, "JBSWY3DPEHPK3PXP") // true

otp.VerifyTOTPCustom(code, "JBSWY3DPEHPK3PXP", now, nil) // true

更多示例可以查看源码 otp/*_test.go 文件