1.Google驗(yàn)證器簡(jiǎn)介   

1.1 Google驗(yàn)證器使用場(chǎng)景  

Google驗(yàn)證器（Google Authenticator）的應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，主要用于提供額外的安全保護(hù)，以防止各平臺(tái)賬戶遭到惡意攻擊。以下是Google驗(yàn)證器的一些主要應(yīng)用場(chǎng)景：

1.身份驗(yàn)證

Google驗(yàn)證器可用于用戶的身份驗(yàn)證過程。用戶安裝手機(jī)客戶端并生成臨時(shí)的身份驗(yàn)證碼，然后提交到服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)證。這樣，即使密碼被竊取，沒有動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼也無法登錄賬戶，增強(qiáng)了賬戶的安全性。

2.金融服務(wù)

在金融平臺(tái)、銀行、投資公司等場(chǎng)景中，Google驗(yàn)證器常被用于提供額外的安全層。用戶可以在登錄時(shí)輸入由Google驗(yàn)證器生成的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼，以確認(rèn)身份并授權(quán)交易或操作。

3.在線服務(wù)

Google驗(yàn)證器可以與各種在線賬戶綁定，如電子郵件、社交媒體、云服務(wù)等。用戶可以通過輸入由Google驗(yàn)證器生成的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼來登錄這些賬戶，提高賬戶的安全性。

4.遠(yuǎn)程訪問

對(duì)于需要遠(yuǎn)程訪問公司網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器的場(chǎng)景，Google驗(yàn)證器可以作為額外的安全層。員工在嘗試遠(yuǎn)程連接時(shí)，除了輸入用戶名和密碼外，還需要提供由Google驗(yàn)證器生成的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼，以確認(rèn)其身份并授權(quán)遠(yuǎn)程訪問。    

5.API 調(diào)用

在進(jìn)行 API 調(diào)用時(shí)，為了驗(yàn)證請(qǐng)求的合法性，Google驗(yàn)證器可以生成動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼，與 API 請(qǐng)求一起發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)證。這樣可以防止未授權(quán)的 API 調(diào)用和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

 總的來說，Google驗(yàn)證器廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景，旨在提高賬戶和數(shù)據(jù)的安全性。無論是在金融服務(wù)、在線服務(wù)、遠(yuǎn)程訪問還是API調(diào)用等方面，Google驗(yàn)證器都能提供有效的安全保護(hù)。

1.2 使用Google驗(yàn)證器的優(yōu)勢(shì)  

使用Google驗(yàn)證器有以下優(yōu)勢(shì)：

1.提高安全性

Google驗(yàn)證器采用基于時(shí)間的一次性密碼（TOTP）算法，每次登錄都會(huì)生成一個(gè)新的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼。這種方式可以大大提高賬戶的安全性，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。即使密碼被竊取，沒有動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼也無法登錄賬戶。

2.方便易用

Google驗(yàn)證器作為一款手機(jī)應(yīng)用程序，用戶可以方便地在手機(jī)上安裝和使用。只需將手機(jī)與需要保護(hù)的賬戶進(jìn)行綁定，即可使用動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼進(jìn)行身份驗(yàn)證。這對(duì)于需要在多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行安全驗(yàn)證的用戶來說非常方便。    

3.減少釣魚攻擊風(fēng)險(xiǎn)

傳統(tǒng)的用戶名和密碼身份驗(yàn)證方式容易受到釣魚攻擊的威脅。而Google驗(yàn)證器的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼機(jī)制使得釣魚攻擊更加困難。由于驗(yàn)證碼是實(shí)時(shí)生成的，并且與用戶的手機(jī)設(shè)備綁定，攻擊者很難在偽造頁面上獲取有效的驗(yàn)證碼，從而有效降低了釣魚攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

4.支持多平臺(tái)使用

Google驗(yàn)證器可以與各種在線賬戶綁定，如電子郵件、社交媒體、云服務(wù)等。無論是金融平臺(tái)、在線服務(wù)還是遠(yuǎn)程訪問，都可以使用Google驗(yàn)證器提供額外的安全層。這為用戶提供了更廣泛的選擇，滿足了用戶在多個(gè)平臺(tái)上對(duì)安全性的需求。

5.時(shí)間同步問題減少

Google驗(yàn)證器使用基于時(shí)間的算法生成動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼，這使得時(shí)間同步問題對(duì)用戶來說更加簡(jiǎn)化。用戶不需要經(jīng)常校準(zhǔn)手機(jī)時(shí)間，也可以正常進(jìn)行身份驗(yàn)證。這減少了用戶在使用過程中的困擾，提高了便利性。

綜上所述，使用Google驗(yàn)證器可以顯著提高賬戶的安全性，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提供方便易用的身份驗(yàn)證方式，減少時(shí)間同步問題等優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)使得Google驗(yàn)證器成為許多在線服務(wù)和應(yīng)用程序中廣泛采用的安全工具。    

1.3 Google驗(yàn)證器遠(yuǎn)程訪問安全驗(yàn)證應(yīng)用  

Google驗(yàn)證器可以用于遠(yuǎn)程訪問的安全驗(yàn)證，為遠(yuǎn)程連接提供額外的安全層。具體步驟如下：

1.安裝Google驗(yàn)證器應(yīng)用

用戶需要在自己的手機(jī)或平板電腦上安裝Google驗(yàn)證器應(yīng)用。可以在應(yīng)用商店中搜索并下載安裝。

2.生成密鑰對(duì)

在安裝Google驗(yàn)證器后，用戶需要生成一對(duì)密鑰，包括公鑰和私鑰。這些密鑰用于后續(xù)的身份驗(yàn)證過程。

3.配置遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)

用戶需要將生成的公鑰提供給遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)的管理員或提供商。管理員或提供商將在遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器上配置相應(yīng)的公鑰，以與用戶的Google驗(yàn)證器進(jìn)行綁定。

4.登錄遠(yuǎn)程訪問

當(dāng)用戶嘗試遠(yuǎn)程訪問時(shí)，系統(tǒng)會(huì)要求輸入用戶名和密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證。在輸入密碼后，用戶還需要使用Google驗(yàn)證器生成動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼。

5.輸入動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼

用戶在Google驗(yàn)證器應(yīng)用中查看動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼，并將其輸入到遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)的登錄界面中。驗(yàn)證碼通常是六位數(shù)字或字母的組合。

6.確認(rèn)身份

當(dāng)用戶輸入正確的密碼和動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼后，遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)會(huì)驗(yàn)證用戶的身份并允許其登錄。只有通過驗(yàn)證的用戶才能成功連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器。    

通過使用Google驗(yàn)證器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問的安全驗(yàn)證，可以增加額外的安全層，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。即使可能的入侵者竊取或猜出了用戶的密碼，也無法登錄到賬戶，因?yàn)楸仨毷褂糜脩舻氖謾C(jī)才能生成動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼。

2.Google驗(yàn)證器的實(shí)現(xiàn)  

2.1 Google驗(yàn)證器的實(shí)現(xiàn)原理和步驟  

1.生成密鑰對(duì)

在Google驗(yàn)證器中，用戶需要在手機(jī)客戶端安裝Google Authenticator應(yīng)用，并生成一對(duì)密鑰，包括公鑰和私鑰。

2.服務(wù)器端驗(yàn)證

當(dāng)用戶需要登錄時(shí)，服務(wù)器端會(huì)驗(yàn)證用戶輸入的驗(yàn)證碼是否正確。服務(wù)器端會(huì)根據(jù)用戶提供的公鑰和當(dāng)前時(shí)間戳，通過TOTP算法計(jì)算出一次性密碼，并與用戶提交的密碼進(jìn)行比對(duì)。如果一致，則驗(yàn)證通過，允許用戶登錄。

3.客戶端生成密碼

客戶端（Google Authenticator應(yīng)用）會(huì)使用用戶保存的私鑰和當(dāng)前時(shí)間戳作為輸入，通過TOTP算法生成一次性密碼。這個(gè)密碼是動(dòng)態(tài)生成的，并且是基于當(dāng)前時(shí)間戳的。

4.時(shí)間同步問題    

由于一次性密碼是基于當(dāng)前時(shí)間戳的，因此用戶手機(jī)上的時(shí)間和服務(wù)器上的時(shí)間必須保持同步。如果時(shí)間相差太大，會(huì)導(dǎo)致驗(yàn)證失敗。因此，建議用戶定期校準(zhǔn)手機(jī)時(shí)間，并開啟網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)對(duì)時(shí)功能以確保時(shí)間準(zhǔn)確。

2.2 TOTP算法  

TOTP算法，全稱為“Time-based One-time Password algorithm”，中文譯為基于時(shí)間的一次性密碼算法。它是一種從共享密鑰和當(dāng)前時(shí)間計(jì)算一次性密碼的算法，已被采納為Internet工程任務(wù)組標(biāo)準(zhǔn)RFC 6238。TOTP是開放身份驗(yàn)證計(jì)劃（OATH）的基石，并被用于許多雙因素身份驗(yàn)證系統(tǒng)。

TOTP算法的原理是基于散列的消息認(rèn)證碼（HMAC）的一個(gè)示例，它使用加密哈希函數(shù)將密鑰與當(dāng)前時(shí)間戳組合在一起以生成一次性密碼。由于網(wǎng)絡(luò)延遲和不同步時(shí)鐘可能導(dǎo)致密碼接收者必須嘗試一系列可能的時(shí)間來進(jìn)行身份驗(yàn)證，因此時(shí)間戳通常以30秒的間隔增加，從而減少了潛在的搜索空間。

TOTP的安全性較高，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證、移動(dòng)支付等領(lǐng)域。其核心在于客戶端和服務(wù)器端必須共享一個(gè)密鑰，且密鑰的生成必須足夠隨機(jī)，密鑰必須儲(chǔ)存在防篡改的設(shè)備上，不能在不安全的情況下被訪問或使用。    

2.3 其他多因素認(rèn)證  

除了Google驗(yàn)證器之外，還有許多其他的多因素驗(yàn)證器可以應(yīng)用。以下是一些常見的多因素驗(yàn)證器：

1.Authy

Authy是一款跨平臺(tái)的身份驗(yàn)證器，支持多種平臺(tái)和應(yīng)用程序。它提供基于時(shí)間的一次性密碼（TOTP）和雙因素身份驗(yàn)證功能，可以與各種在線賬戶綁定，提高賬戶的安全性。

2.Microsoft Authenticator

Microsoft Authenticator是微軟官方推出的身份驗(yàn)證工具，支持Windows、iOS和Android平臺(tái)。它采用基于時(shí)間的一次性密碼（TOTP）算法，提供雙因素身份驗(yàn)證功能，確保賬戶的安全性。

3.Duo Mobile

Duo Mobile是一款安全認(rèn)證解決方案，適用于iOS和Android平臺(tái)。它提供基于時(shí)間的一次性密碼（TOTP）和動(dòng)態(tài)令牌等多種驗(yàn)證方式，確保用戶身份的安全性。

4.2FA Authenticator（2FAS）

2FA Authenticator是一款免費(fèi)開源的身份驗(yàn)證器，支持iOS和Android平臺(tái)。它采用基于時(shí)間的一次性密碼（TOTP）算法，提供雙因素身份驗(yàn)證功能，并且可以與超過500個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)綁定。

5.Authing

Authing是一款支持多平臺(tái)的身份驗(yàn)證工具，提供基于時(shí)間的一次性密碼（TOTP）、短信驗(yàn)證碼、指紋識(shí)別等多種驗(yàn)證方式，確保賬戶的安全性。        這些多因素驗(yàn)證器都具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇適合的身份驗(yàn)證工具，提高賬戶的安全性。

3.Google驗(yàn)證碼實(shí)現(xiàn)算法  

3.1 算法實(shí)現(xiàn)流程  

3.1.1解碼密鑰  

將原始密鑰中的空格和小寫字母移除。

使用Base32解碼將密鑰轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式。

3.1.2獲取輸入  

獲取當(dāng)前時(shí)間的Unix時(shí)間戳。

將時(shí)間戳除以固定時(shí)間段（例如30秒），取整數(shù)部分作為輸入。

3.1.3簽名函數(shù)（HMAC-SHA1）  

將密鑰和輸入進(jìn)行兩次SHA1哈希運(yùn)算。

將第一次哈希結(jié)果與輸入進(jìn)行拼接，并再次進(jìn)行SHA1哈希運(yùn)算。

生成的HMAC是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長度的SHA1值，通常為20字節(jié)（40個(gè)十六進(jìn)制字符）。    

3.1.4提取驗(yàn)證碼  

從HMAC的末尾字節(jié)開始，取連續(xù)的4個(gè)字節(jié)。

將這4個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)換為一個(gè)大整數(shù)。

將大整數(shù)對(duì)1,000,000取模，得到一個(gè)6位數(shù)字的驗(yàn)證碼。

3.2 算法實(shí)現(xiàn)示例  

3.2.1Python代碼示例  

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的Python代碼示例，實(shí)現(xiàn)了Google驗(yàn)證器算法的完整過程：

import base64
import hashlib
import hmac
import struct
import time
def decode_secret(original_secret):
    secret = original_secret.replace(' ', '').upper()
    return base64.b32decode(secret)
def generate_otp(secret):
    interval = int(time.time()) // 30
    msg = struct.pack('>Q', interval)  # 將輸入轉(zhuǎn)換為8字節(jié)的大端序列    
    key = secret
    hmac_digest = hmac.new(key, msg, hashlib.sha1).digest()
    offset = hmac_digest[19] & 0x0F
    truncated_hash = hmac_digest[offset:offset+4]
    otp = struct.unpack('>L', truncated_hash)[0]   # 將截?cái)嗟墓Ｖ缔D(zhuǎn)換為32位無符號(hào)整數(shù)
    otp &= 0x7FFFFFFF    # 獲取低31位
    otp %= 1000000       # 取模得到6位驗(yàn)證碼
    return str(otp).zfill(6)
# 測(cè)試代碼
original_secret = "xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx"
secret = decode_secret(original_secret)
otp = generate_otp(secret)
print("驗(yàn)證碼:", otp)

注意：你需要將 original_secret 替換為你實(shí)際使用的密鑰值。此代碼示例使用了Python的標(biāo)準(zhǔn)庫中的 base64、hashlib 和 hmac，以及 struct 模塊用于處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)。運(yùn)行代碼后，將輸出生成的6位數(shù)字驗(yàn)證碼。請(qǐng)確保在使用時(shí)適當(dāng)?shù)貙?dǎo)入所需的模塊。    

3.2.2網(wǎng)站后臺(tái)使用Google驗(yàn)證  

 以下完整的php代碼示例，演示了如何在網(wǎng)站后臺(tái)使用 Google Authenticator 配合安卓手機(jī)上的驗(yàn)證器進(jìn)行驗(yàn)證：

equire_once 'vendor/autoload.php'; // 導(dǎo)入 Google Authenticator 庫
use OTPHP\TOTP;
use OTPHP\Factory;
// 生成密鑰
$secret = Factory::create()->setIssuer('YourWebsite')->setLabel('YourUsername')->createSecret();
// 獲取二維碼供用戶掃描
$qrCodeUri = Factory::create()->setIssuer('YourWebsite')->setLabel('YourUsername')->getQrCodeUri($secret);
// 輸出二維碼圖像
echo '';
// 用戶輸入的驗(yàn)證碼
$otp = $_POST['otp'];
// 驗(yàn)證驗(yàn)證碼是否正確
$totp = TOTP::create($secret);
$isVerified = $totp->verify($otp);    
if ($isVerified) {
    echo "驗(yàn)證成功";
} else {
    echo "驗(yàn)證失敗";
}

請(qǐng)確保你已經(jīng)安裝了 Composer，并通過 Composer 安裝了 otphp/otphp 庫。

使用上述代碼，首先會(huì)生成一個(gè)密鑰，然后使用該密鑰生成一個(gè)二維碼供用戶掃描。用戶可以通過 Google Authenticator 應(yīng)用程序掃描該二維碼來添加驗(yàn)證器。

在用戶登錄或執(zhí)行敏感操作時(shí)，用戶會(huì)被要求輸入 Google Authenticator 應(yīng)用程序中顯示的6位數(shù)字驗(yàn)證碼。你需要將該驗(yàn)證碼作為 POST 請(qǐng)求中的 otp 參數(shù)發(fā)送到服務(wù)器。

服務(wù)器將使用先前生成的密鑰驗(yàn)證用戶輸入的驗(yàn)證碼是否正確。如果驗(yàn)證成功，將輸出 "驗(yàn)證成功"，否則輸出 "驗(yàn)證失敗"。

請(qǐng)根據(jù)你的實(shí)際需求修改代碼并進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲茫员闩c你的網(wǎng)站后臺(tái)集成 Google Authenticator 驗(yàn)證。

4.Google驗(yàn)證器安全風(fēng)險(xiǎn)

雖然 Google Authenticator 是一個(gè)相對(duì)安全的身份驗(yàn)證應(yīng)用程序，但仍存在一些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和問題。以下是一些可能存在的安全問題：

丟失設(shè)備：如果你的手機(jī)丟失或被盜，未經(jīng)保護(hù)的 Google Authenticator 應(yīng)用程序可能會(huì)暴露給他人，使他們能夠訪問你的賬戶。

密鑰備份：如果你沒有妥善備份生成的密鑰，而且手機(jī)丟失或損壞，你可能會(huì)永久丟失對(duì)賬戶的訪問權(quán)。

惡意軟件：如果你的手機(jī)被惡意軟件感染，攻擊者可能能夠獲取你的密鑰和生成的驗(yàn)證碼。

不安全的密碼重置選項(xiàng)：在某些情況下，Google Authenticator 可能作為密碼重置的替代方法。如果攻擊者能夠訪問你的郵箱或其他重置選項(xiàng)，他們可能能夠繞過 Google Authenticator 驗(yàn)證。

二維碼釣魚：惡意網(wǎng)站或應(yīng)用程序可以通過偽造二維碼來欺騙你，要求你提供生成的驗(yàn)證碼。這可能會(huì)導(dǎo)致你的賬戶被攻擊者接管。

不安全的操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序：如果你的操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序存在漏洞或安全問題，攻擊者可能能夠繞過 Google Authenticator 的保護(hù)。      

4.1 Google驗(yàn)證碼暴力破解  

1.選擇需要攔截的記錄

 如圖1所示，在Burpsuite的HTTP history記錄中去找到包含Google驗(yàn)證碼的POST記錄。    

圖1 選擇攔截發(fā)包記錄

2.設(shè)置變量

在Burpsuite中去掉其它無關(guān)的所有變量，僅僅增加Google驗(yàn)證碼字段為變量，如圖2所示，Google驗(yàn)證碼的變量為opt。

圖2 設(shè)置破解的變量    

3.設(shè)置字典

如圖3所示，在Playload中選擇暴力破解（Brute forcer），在下方去掉26個(gè)字母，僅僅保留0123456789，接著設(shè)置最大和最小長度均為6。

圖3設(shè)置字典

4.執(zhí)行暴力破解

在Playload中單擊“Attack”，開始執(zhí)行暴力破解，如圖4所示，當(dāng)命中Google的驗(yàn)證碼后，其長度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他包的長度。

圖4 暴力破解

5.登錄后臺(tái)

如圖5所示，對(duì)Length進(jìn)行排序，找到最大的那個(gè)值，然后在瀏覽器中更改Token、Session或者Cookie值，即可成功登錄后臺(tái)。另外也可以選中該成功的記錄，選擇在Chrome中進(jìn)行訪問。

圖5 查看token

總結(jié)：Google驗(yàn)證碼暴力破解成功取決于6位數(shù)的動(dòng)態(tài)變換碰撞，因此成功有一定幾率。缺陷是時(shí)間非常長，不知道那一刻可以暴力破解成功。可以通過限制驗(yàn)證碼的訪問次數(shù)和IP等方式來加強(qiáng)安全防范。

5.Google驗(yàn)證器安全防御

Google Authenticator 是一個(gè)安全的身份驗(yàn)證應(yīng)用程序，但仍然可能存在潛在的安全威脅。以下是一些 Google Authenticator 的安全防御措施：

設(shè)置強(qiáng)密碼：為Google賬戶和Google Authenticator應(yīng)用設(shè)置不易猜測(cè)的強(qiáng)密碼，并定期更改密碼。

啟用雙因素認(rèn)證：將Google Authenticator與你的Google賬戶綁定，啟用雙因素認(rèn)證。這樣，在登錄時(shí)除了輸入密碼外，還需要提供Google Authenticator生成的驗(yàn)證碼。

使用備份碼：在設(shè)置Google Authenticator時(shí)，通常會(huì)提供一組備份碼。請(qǐng)務(wù)必將這些備份碼妥善保存在安全的地方，以防手機(jī)丟失或無法使用時(shí)可以恢復(fù)訪問。

保護(hù)手機(jī)安全：確保你的手機(jī)設(shè)備本身是安全的，設(shè)置密碼鎖屏或開啟指紋識(shí)別等功能，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。

謹(jǐn)慎使用云同步功能：Google Authenticator通常提供云同步功能，以便在更換手機(jī)時(shí)可以輕松遷移數(shù)據(jù)。但要注意，如果你選擇啟用云同步，請(qǐng)確保你的云存儲(chǔ)賬戶也是安全的，以免被攻擊者獲取。

小心釣魚網(wǎng)站：避免點(diǎn)擊或輸入Google Authenticator驗(yàn)證碼到來歷不明的網(wǎng)站或應(yīng)用程序，以防止被釣魚攻擊。

避免同時(shí)使用多個(gè)設(shè)備：為了避免數(shù)據(jù)同步或訪問權(quán)限方面的問題，最好只在一個(gè)手機(jī)設(shè)備上使用Google Authenticator應(yīng)用程序。

不要共享密鑰：不要將Google Authenticator應(yīng)用程序生成的密鑰與其他人分享，即使是你的家人或朋友，也應(yīng)該保持謹(jǐn)慎。

仔細(xì)檢查應(yīng)用程序權(quán)限：在安裝Google Authenticator應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)檢查應(yīng)用程序所需的權(quán)限，并確保不授予不必要或可疑的權(quán)限。

使用其他雙因素認(rèn)證方式：除了Google Authenticator之外，還可以考慮使用其他雙因素認(rèn)證方式，如基于短信、電話或硬件密鑰的認(rèn)證方式。這樣可以增加多層次的安全保障。

參考資料：https://zhuanlan.zhihu.com/p/132478048