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• 所属 MOC: 安全 MOC
• 前置概念: 多因素认证（MFA）, 密码学
• 并列概念: 虚拟 MFA
• 易混淆概念: HOTP
• 关系笔记: 虚拟 MFA、短信 MFA、Push MFA 与 WebAuthn / Passkey 的安全边界

TOTP（基于时间的一次性密码）

一句话定义

TOTP 是一种基于共享密钥和当前时间窗口计算一次性验证码的机制，常见表现是认证器 App 每 30 秒变化一次的 6 位数字。

核心机制 / 工作原理

TOTP 依赖三样东西：

• 共享密钥 secret
• 当前时间片 floor(unixTime / period)
• HMAC 哈希算法

可以抽象成：

TOTP = Truncate(HMAC(secret, timeStep))

典型参数是：

• 算法：HMAC-SHA1
• 位数：6 位
• 周期：30 秒

认证器和服务端都持有同一个 secret，也都知道当前时间，所以能在同一时间片算出同一个验证码。这也是为什么认证器 App 离线也能工作。

TOTP 和 HOTP 的关系是：

HOTP = HMAC(secret, counter)
TOTP = HOTP(secret, timeCounter)

也就是用“时间片”替代“递增计数器”。

工程上常见的几个关键点：

• 服务端会容忍前后时间窗口，例如 T-1 / T / T+1
• 成功使用过的时间片应记录，避免同一窗口内重放
• secret 不能只存哈希，因为服务端需要重新计算验证码
• secret 应加密存储，并由 KMS 或等价机制管理密钥

最小例子 / 最小场景

用户绑定 TOTP
-> 服务端生成 secret
-> 把 otpauth URI 做成二维码
-> 认证器 App 扫码保存 secret
-> 登录时用户输入 6 位动态码
-> 服务端用同一 secret 和当前时间验证

边界与易混淆点

• TOTP 不是“服务端发来的验证码”，而是客户端和服务端各自本地计算出的相同结果。
• TOTP 不是加密算法本身，而是把 HMAC、共享密钥和时间窗口组合成认证方案。
• TOTP 能显著降低密码单点失守风险，但不天然抗实时钓鱼。
• 如果 secret 泄露，攻击者就能离线生成正确验证码，MFA 安全性基本失效。
• TOTP 常被实现成 虚拟 MFA，但两者不完全等价：前者是机制，后者是产品形态。