【国民技术N32项目移植】手机验证码项目移植4--手机验证码计算

概述：

前面3篇已经完成了所有的准备工作，本篇是最后的攻坚。TOTP验证码算法实际是使用HOTP算法，只是传给HOTP算法的参数counter是基于时间算出来的，本项目采用HOTP算法算出5位密码，再从device_id中取一位，一共6位作为验证码。TOTP算法依赖以下参数：

device_id：设备id，实际项目中跟设备绑定，由服务器下发。
t_utc：当前网络时间，是UTC时间，不是北京时间。
t_interval: 时间步长，即多长时间内产生的密码相同，一般为60秒。
pow_lenth: HOTP算法算出的密码长度，为5位。

一 进行计算前的参数准备

下图中的cal_totp_pwd函数就是计算验证码，在sntp协议解析并更新本地RTC时间后调用，图中有我定义的device_id值。同时，在任意时刻，只要按下按键KEY2(PA5)，就会再进行一次计算。

上图的cal_totp_pwd函数实现，先准备好需要进行HOTP计算的key和counter参数，key是由设备id，再加上device_id[3]作为最后一位。counter是当前时间减去init_time时间得到的差，再除以时间步长得到的商，由此可见，步长时间(这里是60秒)之内计算的counter值相同，所以最后计算出来的密码也相同。

下图是从本地RTC时间转换成UTC时间，convert_time_to_second函数是把字符串格式的时间转换成以秒为单位的整数值。

二 HOTP的计算

如下图，调用HOTP函数时，传入到digits参数的值是5，即只取5位的密码，HOTP定义如下，HOTP计算分为3个步骤：

1 通过 HMAC的SHA-1 算法，生成一个 20 字节的数组digest[20]

2 dynamicTruncateSHA1函数从digest[20]中截取4位，组合成一个uint32_t类整数dt，至于是哪4位，依赖于此函数中的offset的计算，这里取digest[20]数组最后一个元素值作为offset。

3整数dt除以10的5次方即100000，得到的余数即是HOTP函数计算的值。

三 TOTP的计算

参看上面显示函数cal_totp_pwd定义的第二张图片，在函数cal_totp_pwd的最后3行，取HOTP函数返回的值code的高3位作为验证的高3位，code的低2位作为验证的低2位，验证码的还有一位直接取device_id的第4个字节device_id[3]。

如下图，在sntp完成之后，会自动计算一次验证，还可以按下一次KEY2(PA5)就会计算一次。在10点37时，是一个密码，10点38时，又是一个密码，同时看到device_id的第4个数就是验证码中的第4个数。

四 在windows平台计算验证码

如下图，把同样的TOTP算法代码移植到到windows平台，编译后，同一时间计算的验证码跟MCU 端一样。实际项目中，只需要把windows平台的验证码通过短信平台下发到手机上即可。