TOTP 介紹及基於C 的簡單實現

totp 是基於時間的一次性密碼生成演算法，它由 rfc 6238 定義。和基於事件的一次性密碼生成演算法不同 hotp，totp 是基於時間的，它和 hotp 具有如下關係：

totp = hotp(k, t)
hotp(k,c) = truncate(hmac-sha-1(k,c))

其中：

totp 演算法是基於 hotp 的，對於 hotp 演算法來說，hotp 的輸入一致時始終輸出相同的值，而 totp 是基於時間來算出來的乙個值，可以在一段時間內（官方推薦是30s）保證這個值是固定以實現，在一段時間內始終是同乙個值，以此來達到基於時間的一次性密碼生成演算法，使用下來整體還不錯，有個小問題，如果需要實現乙個密碼只能驗證一次需要自己在業務邏輯裡實現，只能自己實現，totp 只負責生成和驗證。

實現**

using system;
using system.security.cryptography;
using system.text;
namespace weihanli.totp
public totp(otphashalgorithm otphashalgorithm, int codesize)
_codesize = codesize;
}private static readonly encoding encoding = new utf8encoding(false, true);
public virtual string compute(string securitytoken) => compute(encoding.getbytes(securitytoken));
public virtual string compute(byte securitytoken) => compute(securitytoken, getcurrenttimestepnumber());
private string compute(byte securitytoken, long counter)
using (hmac)
// see 
var hashresult = hmac.computehash(stepbytes);
var offset = hashresult[hashresult.length - 1] & 0xf;
var p = "";
for (var i = 0; i < 4; i++)
var num = convert.toint64(p, 16) & 0x7fffffff;
//var binarycode = (hashresult[offset] & 0x7f) << 24
//                 | (hashresult[offset + 1] & 0xff) << 16
//                 | (hashresult[offset + 2] & 0xff) << 8
//                 | (hashresult[offset + 3] & 0xff);
return (num % (int)math.pow(10, _codesize)).tostring();}}
public virtual bool verify(string securitytoken, string code) => verify(encoding.getbytes(securitytoken), code);
public virtual bool verify(string securitytoken, string code, timespan timetoleration) => verify(encoding.getbytes(securitytoken), code, timetoleration);
public virtual bool verify(byte securitytoken, string code) => verify(securitytoken, code, timespan.zero);
public virtual bool verify(byte securitytoken, string code, timespan timetoleration)
var totp = compute(securitytoken, step + i);
if (totp == code)
}return false;
}private static readonly datetime _unixepoch = new datetime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, datetimekind.utc);
/// /// timestep
/// 30s(recommend)
/// 
private static readonly long _timestepticks = timespan.tickspersecond * 30;
// more info: 
private static long getcurrenttimestepnumber()}}

使用方式：

var otp = new totp(otphashalgorithm.sha1, 4); // 使用 sha1演算法，輸出4位
var secretkey = "12345678901234567890";
var output = otp.compute(secretkey);
console.writeline($"output: ");
thread.sleep(1000 * 30);
var verifyresult = otp.verify(secretkey, output); // 使用預設的驗證方式，30s內有效
console.writeline($"verify result: ");
verifyresult = otp.verify(secretkey, output, timespan.fromseconds(60)); // 指定可容忍的時間差，60s內有效
console.writeline($"verify result: ");

輸出示例：

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