Java实现动态口令认证

动态口令认证是一种基于时间同步技术的认证方式，常用于网络身份认证、支付等场景。在Java中，我们可以通过以下步骤实现动态口令认证：

1. 获取当前时间

使用Java中的System.currentTimeMillis()方法获取当前时间戳，单位为毫秒。

2. 生成随机密钥

使用Java中的SecureRandom类生成一个随机密钥，长度为6-8位。

3. 计算动态口令

将当前时间戳除以一个固定的时间间隔（通常为30秒或60秒），得到的结果称为时间步长。使用Java中的HMAC-SHA1算法，将时间步长与随机密钥进行哈希运算，得到一个20字节的哈希值。根据RFC4226标准，从哈希值中取出4个字节作为动态口令。

4. 验证动态口令

在服务端，使用相同的算法和密钥生成动态口令，与用户输入的口令进行比较。如果相同，则认证通过。

下面是一个简单的Java代码示例：

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;

public class TOTP {
    // 时间步长，单位为秒
    private static final int TIME_STEP = 30;
    // 动态口令长度
    private static final int TOKEN_LENGTH = 6;
    // 哈希算法
    private static final String HASH_ALGORITHM = "HmacSHA1";
    // 随机密钥长度
    private static final int SECRET_LENGTH = 8;

    public static void main(String[] args) {
        // 生成随机密钥
        byte[] secret = new byte[SECRET_LENGTH];
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        random.nextBytes(secret);

        // 获取当前时间戳
        long timestamp = System.currentTimeMillis() / 1000;

        // 计算时间步长
        long timeStep = timestamp / TIME_STEP;

        // 计算哈希值
        byte[] hash = hmacSha1(secret, longToBytes(timeStep));

        // 取出动态口令
        int offset = hash[hash.length - 1] & 0xf;
        int token = ((hash[offset] & 0x7f) << 24) |
                ((hash[offset + 1] & 0xff) << 16) |
                ((hash[offset + 2] & 0xff) << 8) |
                (hash[offset + 3] & 0xff);
        token %= Math.pow(10, TOKEN_LENGTH);

        System.out.println("动态口令：" + String.format("%06d", token));
    }

    /**
     * HMAC-SHA1算法
     */
    private static byte[] hmacSha1(byte[] key, byte[] data) {
        try {
            Mac mac = Mac.getInstance(HASH_ALGORITHM);
            SecretKeySpec secret = new SecretKeySpec(key, HASH_ALGORITHM);
            mac.init(secret);
            return mac.doFinal(data);
        } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException e) {
            throw new RuntimeException("HMAC-SHA1算法失败", e);
        }
    }

    /**
     * 将long类型转换为byte数组
     */
    private static byte[] longToBytes(long value) {
        byte[] bytes = new byte[8];
        for (int i = 7; i >= 0; i--) {
            bytes[i] = (byte) (value & 0xff);
            value >>= 8;
        }
        return bytes;
    }
}

在实际应用中，我们需要将随机密钥保存在服务端，每次认证时从数据库中获取，并与用户输入的口令进行比较。同时，由于时间同步存在延迟和误差，我们需要允许一定的时间差来允许用户的动态口令通过认证。