https://www.jianshu.com/p/de903c074d77
https://blog.csdn.net/lizhengjava/article/details/76947962
开启Google的登陆二步验证（即Google Authenticator服务）后用户登陆时需要输入额外由手机客户端生成的一次性密码。
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。
目前客户端有：
android版： Google 身份验证器
iOS版：https://itunes.apple.com/cn/app/google-authenticator/id388497605
实现原理：
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
1.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』。如下图android版界面：
image
2.用户登陆时输入一次性密码『684060』。
3.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。大家都懂控制变量法，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。
Tips：
1.这种『算法』是公开的，所以服务器端也有很多开源的实现，比如php版的：https://github.com/PHPGangsta/GoogleAuthenticator 。上github搜索『Google Authenticator』可以找到更多语言版的Google Authenticator。
2.所以，你在自己的项目可以轻松加入对Google Authenticator的支持，在一个客户端上显示多个账户的效果可以看上面android版界面的截图。目前dropbox、lastpass、wordpress，甚至vps等第三方应用都支持Google Authenticator登陆，请自行搜索。
3.现实生活中，网银、网络游戏的实体动态口令牌其实原理也差不多，
//Google Authenticator
// 只从google出了双重身份验证后，就方便了大家，等同于有了google一个级别的安全，但是我们该怎么使用google authenticator (双重身份验证)，
//下面是java的算法，这样大家都可以得到根据key得到公共的秘钥了,直接复制，记得导入JAR包：
//
//commons-codec-1.8.jar
//
//junit-4.10.jar
//测试方法：
//
//1、执行测试代码中的“genSecret”方法，将生成一个KEY（用户为testuser），URL打开是一张二维码图片。
//
//2、在手机中下载“GOOGLE身份验证器”。
//
//3、在身份验证器中配置账户，输入账户名（第一步中的用户testuser）、密钥（第一步生成的KEY），选择基于时间。
//
//4、运行authcode方法将key和要测试的验证码带进去（codes，key），就可以知道是不是正确的秘钥了！返回值布尔
jar
<dependency>
<groupId>com.google.zxing</groupId>
<artifactId>javase</artifactId>
<version>3.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.10</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>commons-codec</groupId>
<artifactId>commons-codec</artifactId>
<version>1.9</version>
</dependency>
GoogleAuthenticator
public class GoogleAuthenticator {
// 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";
int window_size = 3; // default 3 - max 17 (from google docs)最多可偏移的时间
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();
ga.setWindowSize(15); // should give 5 * 30 seconds of grace...
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;
}
}
1,调用 genSecret 方法 生成key
@RestController
@RequestMapping
public class Controller {
//第一步生成key
@RequestMapping("/pic")
public String pic(String user){
String key= GoogleAuthenticator.genSecret(user);
//......省略保存到redis和数据库的方法 user/key
}
//第二步，请求接口生成二维码图片
前台传入用户名,根据用户名获取 第一步生成的 key生成二维码图片
public String index(String user){
//...省略获取 key 方法，读取数据库或redis
String key=null;
//根据key 和user 拼接成链接 content,在调一批能够方法生成二维码
String content="otpauth://totp/"+user+"?"+"secret="+key;
return qrcode(content);//调用 qrcode 方法 ，形成二维码图片，返回给前端
}
public void qrcode(String content, @RequestParam(defaultValue = "300", required = false) int width,@RequestParam(defaultValue = "300", required = false) int height, HttpServletResponse response) {
ServletOutputStream outputStream = null;
try {
outputStream = response.getOutputStream();
QRCodeUtil.writeToStream(content, outputStream, width, height);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//页面登录校验，输入用户名和谷歌验证码，去校验谷歌验证码是否正确 true/false
@RequestMapping("/authcode")
public boolean authcode(String user,String codes){
//通过用户名获取key；
String key="CS2KGNLIYETWRHO3";
return GoogleAuthenticator.authcode(codes,key);//校验谷歌验证码是否正确
}
}
QRCodeUtil
import com.google.zxing.BarcodeFormat;
import com.google.zxing.EncodeHintType;
import com.google.zxing.MultiFormatWriter;
import com.google.zxing.WriterException;
import com.google.zxing.client.j2se.MatrixToImageWriter;
import com.google.zxing.common.BitMatrix;
import com.google.zxing.qrcode.decoder.ErrorCorrectionLevel;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* 二维码工具类
*/
public class QRCodeUtil {
private static final int width = 300;// 默认二维码宽度
private static final int height = 300;// 默认二维码高度
private static final String format = "png";// 默认二维码文件格式
private static final Map<EncodeHintType, Object> hints = new HashMap();// 二维码参数
static {
hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET, "utf-8");// 字符编码
hints.put(EncodeHintType.ERROR_CORRECTION, ErrorCorrectionLevel.H);// 容错等级 L、M、Q、H 其中 L 为最低, H 为最高
hints.put(EncodeHintType.MARGIN, 2);// 二维码与图片边距
}
/**
* 返回一个 BufferedImage 对象
* @param content 二维码内容
* @param width 宽
* @param height 高
*/
public static BufferedImage toBufferedImage(String content, int width, int height) throws WriterException, IOException {
BitMatrix bitMatrix = new MultiFormatWriter().encode(content, BarcodeFormat.QR_CODE, width, height, hints);
return MatrixToImageWriter.toBufferedImage(bitMatrix);
}
/**
* 将二维码图片输出到一个流中
* @param content 二维码内容
* @param stream 输出流
* @param width 宽
* @param height 高
*/
public static void writeToStream(String content, OutputStream stream, int width, int height) throws WriterException, IOException {
BitMatrix bitMatrix = new MultiFormatWriter().encode(content, BarcodeFormat.QR_CODE, width, height, hints);
MatrixToImageWriter.writeToStream(bitMatrix, format, stream);
}
/**
* 生成二维码图片文件
* @param content 二维码内容
* @param path 文件保存路径
* @param width 宽
* @param height 高
*/
public static void createQRCode(String content, String path, int width, int height) throws WriterException, IOException {
BitMatrix bitMatrix = new MultiFormatWriter().encode(content, BarcodeFormat.QR_CODE, width, height, hints);
//toPath() 方法由 jdk1.7 及以上提供
MatrixToImageWriter.writeToPath(bitMatrix, format, new File(path).toPath());
}
}
