OTP、HOTP 與 TOTP 完全指南：一次性密碼驗證解說

為了提升顧客的安全性，企業需要選擇OTP（一次性密碼）。無論是交易、帳戶更新，或其他可能危及用戶身份、數據或資金的關鍵任務，OTP 都是不可或缺的。

使用 OTP，企業可以更輕鬆地識別用戶。當用戶輸入一次性密碼，並完成驗證時，可以確保只有授權人員參與該過程。

隨著時間的推移，OTP 技術變得更加先進。現在，我們有HOTP 和 TOTP 兩種變體。接下來，讓我們進一步探討這些技術，並找出最適合您企業的選擇。

第一部分：什麼是 OTP？現代身份驗證的基石

一次性密碼（OTP）在身份驗證安全性上帶來了革命性的進步，解決了傳統密碼系統中固有的關鍵漏洞。OTP 的核心是一種動態生成的憑證，僅在單次身份驗證會話或短暫的時間窗口內有效。這種暫時性從根本上改變了安全方程式——即使惡意攻擊者攔截了 OTP，它也會幾乎立即失效。

OTP 系統的實施因行業和使用案例而異。在銀行業，您經常會遇到用於交易驗證的簡訊 OTP，而企業環境通常依賴專用的硬體令牌或身份驗證器應用程式。醫療行業採用了 OTP 解決方案來保護敏感的患者數據，並遵守 HIPAA 等嚴格的法規。甚至社交媒體平台現在也提供基於 OTP 的雙因素身份驗證（2FA）來保護用戶帳戶。

然而，並非所有的 OTP 傳遞方式都同樣安全。簡訊 OTP 雖然方便，但越來越容易受到諸如 SIM 卡交換和 SS7 協議漏洞等高級攻擊的威脅。更安全的替代方案包括：

• 身份驗證應用程式（如 Google Authenticator、Microsoft Authenticator）
• 硬體安全令牌（如 YubiKey、RSA SecurID）
• 推播通知的授權
• 生物特徵驗證系統

OTP 系統的密碼學基礎確保每次生成的密碼在數學上具有唯一性且不可預測。高級實現可能使用 SHA-256 或 SHA-3 等演算法，而不是原始的 SHA-1，從而提供更強的防暴力攻擊保護。隨著網絡威脅的演變，OTP 技術也在不斷進步，並開始出現抗量子演算法等新創新。

第二部分：什麼是 HOTP？基於計數器的身份驗證利器

基於 HMAC 的一次性密碼（HOTP）代表了 OTP 技術的首次重大演變，引入了一種基於計數器的系統，徹底改變了身份驗證安全性。作為 RFC 4226 的一部分開發，HOTP 提供了一個強大的框架，用於生成一次性密碼，而無需持續的網絡連接，這使其非常適合離線使用場景。

HOTP 演算法解析：深入了解密碼學機制

HOTP 的生成過程巧妙結合了密碼學原理與實用工程。它的核心是 HMAC（基於哈希的訊息驗證碼）演算法，該演算法基於兩個基本組件生成唯一的數位指紋：僅身份驗證伺服器和客戶端設備知道的密鑰，以及隨著每次 OTP 一次性密碼生成而改變的遞增計數器值。

技術過程分為幾個精確的步驟進行：

• 初始化： 一個共享密鑰會安全地分發給驗證伺服器和客戶端設備（如硬體令牌或行動應用程式）。
• 計數器同步： 兩個系統維持相同的計數器值，從 0 開始，並隨每次 OTP 生成而增加。
• HMAC 計算： 系統計算 HMAC-SHA-1(SecretKey, Counter)，以生成 160 位元雜湊值。
• 動態截短： 使用一種複雜的位元操作過程，將此雜湊值轉換為一個人類友好的 6-8 位數字。
• 展示： 最終的 OTP 會顯示給使用者進行驗證。

HOTP 的一個關鍵優勢是其在離線環境中的靈活性。考慮一名銀行員工在沒有網路連接的遠程地點訪問安全金融系統的情況。他們的硬體令牌可以生成有效的 HOTP 代碼，而不依賴於與伺服器的實時通信，因為同步僅取決於計數器值。

然而，這種優勢也帶來了潛在的漏洞。如果使用者多次按下令牌按鈕生成多個未使用的 HOTP 代碼，令牌上的計數器會超前於伺服器的計數器。這種不同步可能導致驗證失敗，並需要手動重新同步程序，對終端使用者來說相當繁瑣。

第三部分：什麼是 TOTP？時間為基礎的安全革命

時間為基礎的一次性密碼（TOTP） 系統相較於 HOTP 是一項重要的進步，它解決了許多實際限制，同時引入了新的安全優勢。根據 RFC 6238 定義，TOTP 用基於時間的值取代了遞增的計數器，創造了一種更友好且更安全的驗證體驗。

TOTP 演算法解析：精確時間提升安全性

TOTP 的巧妙創新在於使用時間作為密碼生成的動態變量。該過程以與 HOTP 相同的基礎開始——伺服器和客戶端之間的共享密鑰——但它使用當前的 Unix 時間戳，並將其分為固定的時間間隔（通常為 30 秒）。

逐步生成過程說明了 TOTP 為什麼成為大多數現代應用程式的首選：

• 時間取樣： 系統取當前的時間戳並將其除以時間步長（例如 30 秒），生成一個定期變化的時間計數器。
• HMAC 計算： 與 HOTP 相同，系統計算 HMAC-SHA-1(SecretKey, TimeCounter)。
• 截短與顯示： 使用相同的動態截短方法生成最終的 6-8 位數字代碼，並顯示給使用者。

基於時間的方法解決了幾個關鍵問題：

• 自動同步： 不再有計數器不同步的問題——兩個系統只需要保持合理準確的時鐘（通常在 ±30 秒內）。
• 嚴格的時間限制： 代碼通常在 30-60 秒後過期，大幅縮短了潛在濫用的時間窗口。
• 可預測的重新生成： 使用者確切知道何時會生成新代碼，提升了可用性。

這種架構解釋了為什麼 TOTP 在消費者應用程式中無處不在。當您使用 Google 驗證器登錄電子郵件或使用 Microsoft 驗證器訪問企業資源時，您正在受益於 TOTP 的強大安全模型。該系統的優雅之處在於其簡單性——它不需要特殊硬體，只需一部帶有驗證器應用程式的智慧型手機和一個合理準確的時鐘。

第四部分：HOTP 與 TOTP 的差異與優勢

在評估一次性密碼系統時，了解基於 HMAC（HOTP）和時間為基礎（TOTP）實現的基本差異對於做出明智的安全決策至關重要。這些協議共享相同的加密基礎，但在操作和安全影響上有著顯著的不同。

HOTP 與 TOTP 差異比較表

生成機制比較

核心區別在於每個系統生成動態值的方式。HOTP 使用簡單的遞增計數器，隨每次 OTP 生成而增加。這意味著硬體代碼生成器上的每次按鈕按壓都會使計數器增加一。相比之下，TOTP 透過獲取當前 Unix 時間戳記 （自 1970 年 1 月 1 日以來的秒數）並將其除以時間步長（通常為 30 秒）來計算其動態值。

同步需求

HOTP 的基於計數器的方法可能會導致同步挑戰。如果使用者生成了五個代碼但僅使用了第三個，伺服器和客戶端的計數器將會相差兩個位置。這需要管理干預並透過一系列有效代碼進行重新同步。

TOTP 完全消除了這個問題，因為它依賴於時間，這自然會在系統之間同步。只要客戶端和伺服器的時鐘合理對齊 （通常在 ±30 秒內），不需要手動干預。這使得 TOTP 在大規模部署中顯著更易管理。

安全性分析：優勢與挑戰

1 HOTP 安全性概述

- 優勢：

• 離線可靠性： 非常適合無法保持持續網路連接的環境
• 無需依賴外部時間來源：生成過程可預測
• 緊急訪問：未使用的代碼無限期有效

- 限制：

• 計數器不同步： 不匹配需要手動重置程序
• 延長的攻擊窗口： 被攔截的代碼在使用前仍然有效
• 釣魚漏洞： 用戶無法區分當前/舊代碼

2 TOTP 安全增強

- 關鍵優勢：

• 時間限制： 30 秒的有效窗口大幅減少攻擊機會
• 自動過期： 消除過期代碼風險
• 抗釣魚能力： 即使用戶不小心洩露代碼，它也會迅速過期
• 無需計數器管理： 消除整個類別的支援問題

- 實施考量：

• 需要可靠的時間同步
• 時間漂移可能導致隔離系統中的問題
• 不太適合無法保證即時網路訪問的環境

未來發展與混合方法

現代安全系統越來越多地結合了兩種技術的優勢：

• 後備機制： TOTP 用於常規訪問，搭配 HOTP 備用代碼
• 升級身份驗證： TOTP 登錄後，HOTP 用於高價值交易
• 自適應系統： 正常使用 TOTP，但在離線時切換到 HOTP

像 OCRA（OATH 挑戰-回應算法）這樣的新興標準在解決這些限制的同時，建立在這些基礎之上。FIDO 聯盟對無密碼身份驗證的研究最終可能取代兩者，但 OTP 系統仍將在遺留支持和特定用例中發揮關鍵作用。

第五部分：為什麼選擇 EngageLab 作為 TOTP 驗證的明智之選？

企業需要一個可靠的選項來發送 OTP，特別是 TOTP。它應該以保密的方式並在正確的時間發送。

EngageLab 是發送 TOTP 的絕佳選擇。它是一個功能強大的多渠道行銷平台，幫助您透過 App 推播、網頁推播、簡訊、電子郵件、WhatsApp 和 OTP 與您的用戶聯繫——一站式解決。無論您是發送促銷信息還是驗證用戶，EngageLab 都能讓您在正確的時間、透過正確的渠道輕鬆聯繫。

EngageLab 的 OTP API 具有 強大的安全性，可防止攻擊並保護用戶數據安全。它專為各種規模的企業設計，並且可以 隨著您的業務增長輕鬆擴展。

該服務符合全球和區域法規，目前已經覆蓋超過 200 個國家和地區。

結論

OTP 是當前迫切需求。HOTP 和 TOTP 各具優勢與限制，但由於 TOTP 更為安全，因此被廣泛使用。我們已比較兩者，幫助用戶根據需求選擇合適的方案。若需可靠的 TOTP 傳遞服務，EngageLab 是一個卓越的選擇。這是一個快速、可擴展且可自訂的服務方案，可將 TOTP 傳送至全球。請立即聯繫我們，告訴我們您的需求，以獲得理想的 TOTP 服務方案。

立即免費開始