java实现手机令牌

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mob64ca12d7c9ee 2023-08-04 09:52:38 ©著作权

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Java实现手机令牌

手机令牌是一种用于身份验证的安全工具，通常用于为用户提供双因素认证。它基于时间和密钥生成一次性的验证码，用户在登录时需要输入该验证码来确认身份。在本文中，我们将使用Java编程语言来实现一个简单的手机令牌系统。

令牌生成算法

手机令牌系统的核心是令牌生成算法，它根据当前时间和密钥生成一次性的验证码。常用的令牌生成算法是基于HOTP（HMAC-based One-Time Password）和TOTP（Time-based One-Time Password）标准。

在本文中，我们将使用TOTP算法来生成手机令牌。TOTP算法基于HMAC（Hash-based Message Authentication Code）和时间戳生成验证码。具体步骤如下：

选择一个密钥（Key）作为生成验证码的输入。
获取当前时间的时间戳。
将时间戳除以时间间隔（默认为30秒）取整，得到一个时间步数。
使用HMAC算法将时间步数和密钥生成一个哈希值。
从哈希值中截取指定位数的验证码。
返回验证码。

以下是Java代码示例：

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.time.Instant;

public class TokenGenerator {
    private static final String HMAC_ALGORITHM = "HmacSHA1";
    private static final int DIGITS = 6;
    private static final int TIME_INTERVAL = 30;

    public static String generateToken(String key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException {
        byte[] keyBytes = key.getBytes();
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, HMAC_ALGORITHM);
        Mac mac = Mac.getInstance(HMAC_ALGORITHM);
        mac.init(secretKeySpec);

        long currentTime = Instant.now().getEpochSecond();
        long timeStep = currentTime / TIME_INTERVAL;

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(Long.BYTES);
        buffer.putLong(timeStep);
        byte[] timeBytes = buffer.array();

        byte[] hash = mac.doFinal(timeBytes);
        int offset = hash[hash.length - 1] & 0xF;
        int truncatedHash = hash[offset] & 0x7F;

        int token = truncatedHash % (int) Math.pow(10, DIGITS);
        return String.format("%0" + DIGITS + "d", token);
    }
}

流程图

下面是使用流程图形式表示的令牌生成过程：

st=>start: 开始
op1=>operation: 获取当前时间戳
op2=>operation: 计算时间步数
op3=>operation: 使用HMAC算法生成哈希值
op4=>operation: 截取指定位数的验证码
e=>end: 返回验证码

st->op1->op2->op3->op4->e

使用示例

现在，我们来演示如何使用上述代码来生成手机令牌。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            String key = "my_secret_key";
            String token = TokenGenerator.generateToken(key);
            System.out.println("生成的令牌：" + token);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出结果应为：