如何使用6位数设计安全令牌认证协议？

Question

我有一个安全号码生成器设备，小到可以放在钥匙环上，它有一个六位数的LCD显示屏和一个按钮。在在线表单上输入我的帐户名和密码后，按下安全设备上的按钮，输入显示的安全代码。

每次按下按钮时，我都会得到一个不同的号码，而号码生成器背面有一个序列号，我必须在帐户设置过程中输入该号码。

我想在我的网站中加入类似的功能。据我了解，这些是主要组成部分：

1. 在注册期间生成唯一的N位数字aplha数字序列并分配给用户（永久）
2. 允许用户远程生成N（或M？）位数字aplha数字序列 现在，我不关心硬件方面，我只想知道如何选择一个合适的算法，允许用户生成一个N（或M？）长的aplha数字序列 - 可能是，使用他的唯一ID作为种子
3. 从步骤2中生成的数字中识别用户（哪种解密方法最强健？）

我有以下问题：

• 我是否已确定此类身份验证系统所需的所有步骤？如果没有，请指出我错过的内容及其重要性
• 我可以在步骤1到3中使用哪种最强大的加密/解密算法（最好使用64位）？

Answer 1

您的服务器有一个客户端ID和密钥表。每个客户端也知道自己的密钥。

服务器还为每个客户端维护一个计数器，初始化为零。每个客户端都维护一个计数器，也初始化为零。

当在客户端上按下该按钮时，它使用其密钥作为HMAC密钥生成当前计数器值的HMAC。它从HMAC输出生成一个字母数字代码，并将其显示给用户（发送到服务器）。客户端递增其计数器值。

当服务器收到身份验证请求时，它会使用该客户端的存储密钥和计数器重复与客户端相同的操作。它将生成的字母数字代码与从客户端收到的字母数字代码进行比较 - 如果匹配，则对客户端进行身份验证。如果它们不匹配，则服务器递增其客户端的计数器并重复该过程，进行少量重复（例如，~10）。如果客户端计数器已经增加而不联系服务器，这允许服务器“赶上”。

如果计数器翻到零，服务器不应再接受该客户端ID的身份验证请求，直到它被发出新密钥。

此基本协议有扩展：例如，您可以在服务器和客户端上使用同步时钟而不是计数器（值每隔N秒更改一次，而不是每按一次按钮）。

Answer 2

您所描述的内容称为HOTP或基于HMAC的一次性密码。实施在this RFC中描述，除非你有令人信服的理由，否则我强烈建议按原样实施，因为它已经被密码学家审查过，并且被认为是安全的。使用它还可以使您与现有系统兼容 - 您应该能够找到与HOTP兼容的令牌和软件应用程序，例如Google Authenticator for Android。