二段階認証でよくあるAuthenticatorのPythonによる実装

概要

MicrosoftやGoogle、AmazonやTwitterのログインで使える6桁の二要素認証用のパスワードですが、ふと思い立ったのでAuthenticator（↓こんなやつ）をPythonでアルゴリズムだけ実装してみました。

仕組み

ワンタイムパスワードが30秒ごとに切り替わっていることからも推察できるように、アルゴリズムは時間ベースのワンタイムパスワード（TOTP）です。

なおシークレットと時間の処理にはHMACベースのワンタイムパスワード（HOTP）を使います。

すみませんが、日本語による詳細な説明は参考文献に任せます。

コード

#!/usr/bin/env python3
import base64
import time
import hmac
from hashlib import sha1

def truncate( hash_20, digit):
    offset = hash_20[19] & 15
    P = bytearray(4)
    P[0] = hash_20[offset+0] & 0x7f
    P[1] = hash_20[offset+1]
    P[2] = hash_20[offset+2]
    P[3] = hash_20[offset+3]
    trunc = int.from_bytes(P, 'big') % 10 ** digit
    zerofill = str(trunc).zfill(digit)
    return zerofill

#secret_b32 = 'YOUT_16_DIGITKEY'
#secret_bin = base64.b32decode(secret_b32)
secret_bin = '12345678901234567890'.encode()

unixtime = int(time.time())
#time_counter = int( unixtime / 30)
time_counter = 0
count = time_counter.to_bytes(8,byteorder='big')

m = hmac.new(secret_bin, count, sha1)
sig_20 = m.digest()

totp = truncate( sig_20, 6)

print("Secret:",secret_bin)
print("Counter:",time_counter)
print("HMAC-SHA-1:",m.hexdigest())
print("TOTP:",totp)

#!/usr/bin/env python3

import base64

import time

import hmac

from hashlib import sha1

def truncate( hash_20, digit):

offset = hash_20[19] & 15

P = bytearray(4)

P[0] = hash_20[offset+0] & 0x7f

P[1] = hash_20[offset+1]

P[2] = hash_20[offset+2]

P[3] = hash_20[offset+3]

trunc = int.from_bytes(P, 'big') % 10 ** digit

zerofill = str(trunc).zfill(digit)

return zerofill

#secret_b32 = 'YOUT_16_DIGITKEY'

#secret_bin = base64.b32decode(secret_b32)

secret_bin = '12345678901234567890'.encode()

unixtime = int(time.time())

#time_counter = int( unixtime / 30)

time_counter = 0

count = time_counter.to_bytes(8,byteorder='big')

m = hmac.new(secret_bin, count, sha1)

sig_20 = m.digest()

totp = truncate( sig_20, 6)

print("Secret:",secret_bin)

print("Counter:",time_counter)

print("HMAC-SHA-1:",m.hexdigest())

print("TOTP:",totp)

上記のコードはシークレットが”12345678901234567890″かつタイムカウンタが0のときの結果を出力します。これはHOTPについて記述されているRFC4226のAppendix DのTest Valuesにあわせたものです。実行結果は以下。

$ python3 poc.py 
Secret: b'12345678901234567890'
Counter: 0
HMAC-SHA-1: cc93cf18508d94934c64b65d8ba7667fb7cde4b0
TOTP: 755224

$ python3 poc.py

Secret: b'12345678901234567890'

Counter: 0

HMAC-SHA-1: cc93cf18508d94934c64b65d8ba7667fb7cde4b0

TOTP: 755224

各々の値で試したい場合はBASE32に記述されたシークレットはsecret_b32に、time_counterをunixtimeベースの処理にコメントを付け直してください。

数パターンしか試してないですが、たぶんこれで動きます。不具合あったら教えてください。