PHP 統合動的パスワード認証 (推奨)

この記事では主に PHP 統合動的パスワード認証について詳しく紹介します。動的パスワードはワンタイム パスワードと無効化されたパスワードを使用してセキュリティ パフォーマンスを向上させます。興味のある方は参考にしてください。

現在、ほとんどのシステムでは ID 認証ログインに静的パスワードが使用されています。しかし、静的パスワードは盗まれやすいため、そのセキュリティはセキュリティ要件を満たしていません。

動的パスワードはワンタイムパスワードを使用し、パスワードの盗難によるセキュリティ上の問題を防ぐために使用済みのパスワードを無効にします。
動的パスワードは、HOTP (イベントカウントに基づく動的パスワード、RFC4226)、TOTP (時間カウントに基づく動的パスワード、RFC6238)、OCRA (チャレンジレスポンス動的パスワード、RFC6287) およびその他の方式に分類されます。

この記事では、TOTP 方式を統合した動的パスワード認証のソリューションを紹介します。PHP フレームワークは Thinkphp3.2.3 を使用し、動的パスワード ジェネレーターは Google 認証を使用します。

1. oath アルゴリズム クラスを Thinkphp フレームワークに追加します

oath アルゴリズムのカプセル化クラス oath.php コードは次のとおりです:

<?PHP
/**
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 * (at your option) any later version.
 *
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
 * GNU General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 *
 * PHP Google two-factor authentication module.
 *
 * See http://www.idontplaydarts.com/2011/07/google-totp-two-factor-authentication-for-php/
 * for more details
 *
 * @author Phil
 **/

class Google2FA {

 const keyRegeneration  = 30; // Interval between key regeneration
 const otpLength  = 6; // Length of the Token generated

 private static $lut = array( // Lookup needed for Base32 encoding
  "A" => 0, "B" => 1,
  "C" => 2, "D" => 3,
  "E" => 4, "F" => 5,
  "G" => 6, "H" => 7,
  "I" => 8, "J" => 9,
  "K" => 10, "L" => 11,
  "M" => 12, "N" => 13,
  "O" => 14, "P" => 15,
  "Q" => 16, "R" => 17,
  "S" => 18, "T" => 19,
  "U" => 20, "V" => 21,
  "W" => 22, "X" => 23,
  "Y" => 24, "Z" => 25,
  "2" => 26, "3" => 27,
  "4" => 28, "5" => 29,
  "6" => 30, "7" => 31
 );

 /**
  * Generates a 16 digit secret key in base32 format
  * @return string
  **/
 public static function generate_secret_key($length = 16) {
  $b32  = "234567QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM";
  $s  = "";

  for ($i = 0; $i < $length; $i++)
   $s .= $b32[rand(0,31)];

  return $s;
 }

 /**
  * Returns the current Unix Timestamp devided by the keyRegeneration
  * period.
  * @return integer
  **/
 public static function get_timestamp() {
  return floor(microtime(true)/self::keyRegeneration);
 }

 /**
  * Decodes a base32 string into a binary string.
  **/
 public static function base32_decode($b32) {

  $b32  = strtoupper($b32);

  if (!preg_match(&#39;/^[ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567]+$/&#39;, $b32, $match))
   throw new Exception(&#39;Invalid characters in the base32 string.&#39;);

  $l  = strlen($b32);
  $n = 0;
  $j = 0;
  $binary = "";

  for ($i = 0; $i < $l; $i++) {

   $n = $n << 5;     // Move buffer left by 5 to make room
   $n = $n + self::$lut[$b32[$i]];  // Add value into buffer
   $j = $j + 5;    // Keep track of number of bits in buffer

   if ($j >= 8) {
    $j = $j - 8;
    $binary .= chr(($n & (0xFF << $j)) >> $j);
   }
  }

  return $binary;
 }
 /*by tang*/  
 public static function base32_encode($data, $length){
  $basestr = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567";
  $count = 0;
  if ($length > 0) {
   $buffer = $data[0];
   $next = 1;
   $bitsLeft = 8;

   while (($bitsLeft > 0 || $next < $length)) {
    if ($bitsLeft < 5) {
    if ($next < $length) {
     $buffer <<= 8;
     $buffer |= $data[$next++] & 0xFF;
     $bitsLeft += 8;
    } else {
     $pad = 5 - $bitsLeft;
     $buffer <<= $pad;
     $bitsLeft += $pad;
    }
    }
    $index = 0x1F & ($buffer >> ($bitsLeft - 5));
    $bitsLeft -= 5;
    $result .= $basestr[$index];
    $count++;
   }
   }
   return $result;  
 }
 /**
  * Takes the secret key and the timestamp and returns the one time
  * password.
  *
  * @param binary $key - Secret key in binary form.
  * @param integer $counter - Timestamp as returned by get_timestamp.
  * @return string
  **/
 public static function oath_hotp($key, $counter)
 {
  if (strlen($key) < 8)
  throw new Exception(&#39;Secret key is too short. Must be at least 16 base 32 characters&#39;);

  $bin_counter = pack(&#39;N*&#39;, 0) . pack(&#39;N*&#39;, $counter);  // Counter must be 64-bit int
  $hash  = hash_hmac (&#39;sha1&#39;, $bin_counter, $key, true);

  return str_pad(self::oath_truncate($hash), self::otpLength, &#39;0&#39;, STR_PAD_LEFT);
 }

 /**
  * Verifys a user inputted key against the current timestamp. Checks $window
  * keys either side of the timestamp.
  *
  * @param string $b32seed
  * @param string $key - User specified key
  * @param integer $window
  * @param boolean $useTimeStamp
  * @return boolean
  **/
 public static function verify_key($b32seed, $key, $window = 5, $useTimeStamp = true) {

  $timeStamp = self::get_timestamp();

  if ($useTimeStamp !== true) $timeStamp = (int)$useTimeStamp;

  $binarySeed = self::base32_decode($b32seed);

  for ($ts = $timeStamp - $window; $ts <= $timeStamp + $window; $ts++)
   if (self::oath_hotp($binarySeed, $ts) == $key)
    return true;

  return false;

 }

 /**
  * Extracts the OTP from the SHA1 hash.
  * @param binary $hash
  * @return integer
  **/
 public static function oath_truncate($hash)
 {
  $offset = ord($hash[19]) & 0xf;

  return (
   ((ord($hash[$offset+0]) & 0x7f) << 24 ) |
   ((ord($hash[$offset+1]) & 0xff) << 16 ) |
   ((ord($hash[$offset+2]) & 0xff) << 8 ) |
   (ord($hash[$offset+3]) & 0xff)
  ) % pow(10, self::otpLength);
 }


}
/*
$InitalizationKey = "LFLFMU2SGVCUIUCZKBMEKRKLIQ";     // Set the inital key

$TimeStamp  = Google2FA::get_timestamp();
$secretkey  = Google2FA::base32_decode($InitalizationKey); // Decode it into binary
$otp    = Google2FA::oath_hotp($secretkey, $TimeStamp); // Get current token

echo("Init key: $InitalizationKey\n");
echo("Timestamp: $TimeStamp\n");
echo("One time password: $otp\n");

// Use this to verify a key as it allows for some time drift.

$result = Google2FA::verify_key($InitalizationKey, "123456");

var_dump($result);
*/
?>

Google の動的パスワード アルゴリズムのシード キーは、base32 エンコーディングを使用するため、base32 アルゴリズムは、 php の内容は次のとおりです。

<?php
//namespace Base32;
/**
 * Base32 encoder and decoder
 *
 * Last update: 2012-06-20
 *
 * RFC 4648 compliant
 * @link http://www.ietf.org/rfc/rfc4648.txt
 *
 * Some groundwork based on this class
 * https://github.com/NTICompass/PHP-Base32
 *
 * @author Christian Riesen <chris.riesen@gmail.com>
 * @link http://christianriesen.com
 * @license MIT License see LICENSE file
 */
class Base32
{
 /**
  * Alphabet for encoding and decoding base32
  *
  * @var array
  */
 private static $alphabet = &#39;ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567=&#39;;
 /**
  * Creates an array from a binary string into a given chunk size
  *
  * @param string $binaryString String to chunk
  * @param integer $bits Number of bits per chunk
  * @return array
  */
 private static function chunk($binaryString, $bits)
 {
  $binaryString = chunk_split($binaryString, $bits, &#39; &#39;);
  if (substr($binaryString, (strlen($binaryString)) - 1) == &#39; &#39;) {
   $binaryString = substr($binaryString, 0, strlen($binaryString)-1);
  }
  return explode(&#39; &#39;, $binaryString);
 }
 /**
  * Encodes into base32
  *
  * @param string $string Clear text string
  * @return string Base32 encoded string
  */
 public static function encode($string)
 {
  if (strlen($string) == 0) {
   // Gives an empty string
   return &#39;&#39;;
  }
  // Convert string to binary
  $binaryString = &#39;&#39;;
  foreach (str_split($string) as $s) {
   // Return each character as an 8-bit binary string
   $binaryString .= sprintf(&#39;%08b&#39;, ord($s));
  }
  // Break into 5-bit chunks, then break that into an array
  $binaryArray = self::chunk($binaryString, 5);
  // Pad array to be pisible by 8
  while (count($binaryArray) % 8 !== 0) {
   $binaryArray[] = null;
  }
  $base32String = &#39;&#39;;
  // Encode in base32
  foreach ($binaryArray as $bin) {
   $char = 32;
   if (!is_null($bin)) {
    // Pad the binary strings
    $bin = str_pad($bin, 5, 0, STR_PAD_RIGHT);
    $char = bindec($bin);
   }
   // Base32 character
   $base32String .= self::$alphabet[$char];
  }
  return $base32String;
 }
 /**
  * Decodes base32
  *
  * @param string $base32String Base32 encoded string
  * @return string Clear text string
  */
 public static function decode($base32String)
 {
  // Only work in upper cases
  $base32String = strtoupper($base32String);
  // Remove anything that is not base32 alphabet
  $pattern = &#39;/[^A-Z2-7]/&#39;;
  $base32String = preg_replace($pattern, &#39;&#39;, $base32String);
  if (strlen($base32String) == 0) {
   // Gives an empty string
   return &#39;&#39;;
  }
  $base32Array = str_split($base32String);
  $string = &#39;&#39;;
  foreach ($base32Array as $str) {
   $char = strpos(self::$alphabet, $str);
   // Ignore the padding character
   if ($char !== 32) {
    $string .= sprintf(&#39;%05b&#39;, $char);
   }
  }
  while (strlen($string) %8 !== 0) {
   $string = substr($string, 0, strlen($string)-1);
  }
  $binaryArray = self::chunk($string, 8);
  $realString = &#39;&#39;;
  foreach ($binaryArray as $bin) {
   // Pad each value to 8 bits
   $bin = str_pad($bin, 8, 0, STR_PAD_RIGHT);
   // Convert binary strings to ASCII
   $realString .= chr(bindec($bin));
  }
  return $realString;
 }
}

?>

これら 2 つのファイルを Thinkphp フレームワークの ThinkPHPLibraryVendoroath ディレクトリに置きます。 oath ディレクトリは自分で作成しました。

2. データベースフィールドを追加します

次のフィールドをユーザーテーブルに追加します:
auth_type (0-静的パスワード、1-動的パスワード)
seed (シードキー)
temp_seed (一時シードキー)
last_logintime (last) time ログイン成功時間)
last_otp (最後に使用したパスワード)
ここで、auth_type はユーザーが使用する認証方法を示し、seed はユーザーのシード キー、temp_seed はユーザーがアカウントをアクティブ化する前に一時的に保存されたシード キーです。動的パスワード認証が正常にアクティブ化されると、このフィールドの内容がシード フィールドに入力されます。 last_logintime と last_otp は、最後に成功した認証の時刻と動的パスワードであり、ユーザーが同じパスワードを再利用するのを防ぐために使用されます。

3. コードの統合

1)、動的パスワードをアクティブ化します

元のシステムのパスワード変更ページで、認証方法の選択を追加します。例:

動的パスワード方式を選択すると、QR コードが生成され、ユーザーが動的パスワードをアクティブ化するためのページに表示されます。 Google認証に対応するため、QRコードの形式はGoogleと同じです。 QRコードの生成方法については、別記事「Thinkphp3.2.3でphpqrcodeを統合してロゴ付きQRコードを生成」を参照してください。
キーQRコードを生成するコードは以下の通りです:

public function qrcode()
 { 
  Vendor('oath.base32');
  $base32 = new \Base32();
  $rand = random(16);//生成随机种子
  $rand = $base32->encode($rand);
  $rand=str_replace('=','',$rand);//去除填充的‘='

  $errorCorrectionLevel =intval(3) ;//容错级别 
  $matrixPointSize = intval(8);//生成图片大小

  //生成二维码图片 
  Vendor('phpqrcode.phpqrcode');
  $object = new \QRcode();
  $text = sprintf("otpauth://totp/%s?secret=%s", $user, $rand);
  $object->png($text, false, $errorCorrectionLevel, $matrixPointSize, 2);

  生成的种子$rand保存到数据库的temp_seed字段
 }

randomはランダムな文字列を生成する関数です。コード $rand=str_replace('=','',$rand) は、Google モバイル トークンの Base32 デコード アルゴリズムが '=' 記号を埋めていないためです。

ユーザーの動的パスワードを検証するコードは次のとおりです:

从数据库读取temp_seed
Vendor('oath.oath');
$object = new \Google2FA();
if($object->verify_key($temp_seed, $otp)){
 验证成功，将数据库更新seed为temp_seed，auth_type为1，last_otp为otp
}

2)、動的パスワードのログイン

ユーザーの動的パスワードのログインを検証するコード:

データベースから auth_type、seed、last_otp フィールドを読み取ります。

if($auth_type==1){//动态口令
 //防止重复认证    
 if($lat_otp == $otp) {
  动态口令重复使用返回    
 }
 Vendor('oath.oath');
 $object = new \Google2FA();
 if(!$object->verify_key($seed, $otp))
 {
  动态口令不正确
 }
 else
 {
  登录成功，将数据库更新last_otp为$otp,last_logintime为time()
 }    
}

4. テスト検証

Google 認証をダウンロードし、静的パスワードを使用してシステムにログインし、パスワード変更ページに入ります。
Google認証を開き、QRコードをスキャンすると、動的パスワードが表示されます。

コンテンツを保存し、動的パスワードを正常にアクティブ化してください。
これで、ハイエンドの動的パスワードを使用してシステムにログインできます。

概要: 上記がこの記事の全内容です。皆さんの学習に役立つことを願っています。

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以上がPHP 統合動的パスワード認証 (推奨)の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。