Serratura OTP

by luca
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Oggi voglio spiegarvi come realizzare con Arduino una serratura che venga aperta utilizzando un codice OTP generato dal vostro cellulare.

Video

Per prima cosa un breve filmato che illustra il progetto:

[youtube id=”AQuTeuIpuTg” width=”600″ height=”350″]

OTP

OTP (one-time password) è un codice di accesso utilizzabile una sola volta: il suo principale vantaggio è che – se anche viene rubata – non può essere successivamente utilizzata per un accesso abusivo.

Normalmente i codici OTP hanno anche una validità temporale: possono cioè essere utilizzati per un breve periodo (tipicamente 30 secondi); in tal caso si parla di TOTP (time-based one-time password). Questi codici sono molto utilizzati per accessi sicuri ad home-banking, connessioni remote (VPN)…

In passato i codici TOTP venivano normalmente generati da token hardware

recentemente invece si stanno diffondendo i token software, ovvero delle applicazioni per smartphones

OATH e Google Authenticator

Open Authentication (OATH) è un ente che ha come obiettivo la definizione di standard aperti per implementare modalità di strong authentication. Uno di questi standard (RFC 6238) definisce un algoritmo per la generazione di codici TOTP.

L’algoritmo parte da una chiave segreta (shared secret) e dal valore di timestamp (il numero di secondi trascorsi dal giorno 01/01/1970). Applicando alla coppia chiave-timestamp una funzione di hash (HMAC-SHA-1) e una funzione di troncamento, si ottiene un codice di 6 numeri:

Questo algoritmo prevede quindi che il token (che genera i codici) e il server (che li valida)

[checklist]

  • conoscano la stessa chiave privata
  • siano sincronizzati come orario

[/checklist]

Google Authenticator è una applicazione opensource che può essere utilizzata per generare codici TOTP secondo l’algoritmo sopra descritto.

L’applicazione è disponibile per smartphones Android, iOS e Blackberry:

Google Authenticator è in grado di generare codici OTP con validità di 30 secondi partendo da una chiave privata lunga 10 caratteri.

Nella prossima pagina, vedremo come gestire codici TOTP con Arduino…

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48 comments

Ivan 19 settembre 2013 - 12:25

# 1!!!!

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Burke 1 novembre 2013 - 21:08

Great article.

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customdev 5 marzo 2014 - 23:13

I have the sketch up and running. Everything compiles and uploads beautifully.

However I am having synchronization problems. Which time zone are we to use? I cannot tell rather my phone simply uses the GMT as its system clock or rather it is GMT adjusted with an offset for my time zone.

I have tried using both GMT and GMT adjusted for my time zone with less than 5 seconds of difference between the Arduino’s time and the phone’s time. Either way the codes generated never match up.

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luca 15 marzo 2014 - 10:46

Hi! Google Authenticator uses GMT even if your phone displays time in your timezone, so you have to configure arduino with the same timezone.

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Chrisitan 15 maggio 2014 - 12:12

Ottimo articolo fa venir voglia di utilizzare questa serratura….

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Arduino book - Articolo 8 - Utilizziamo il KeyPad con Arduino - Campus La Camilla 11 agosto 2014 - 14:29

[…] Per il calcolo del codice, viene incontro una semplice applicazione di Google. Per il download della parte di Arduino, trovato tutto il materiale sul post dell’autore del codice http://www.lucadentella.it/2013/09/14/serratura-otp/2/. […]

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customdev 26 novembre 2014 - 06:03

hi,i have configured arduino with the same timezone as GMT,but the codes generated never match up

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luca 26 novembre 2014 - 11:06

Hi! make sure you’re using the same shared secret, it must work

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Nonnino 5 dicembre 2014 - 16:57

Salve!!! Grazie per la condivisione del progetto.
Volevo chiederLe cosa si intende per:
“Choose an account name:”, presente nel sito http://www.lucadentella.it/OTP/. Si intende un nome fittizio?
Alle righe 64 e 65 dello sketch è presente una specifica data e ora, mi chiedevo se andava cambiata. Come avrà capito il mio problema è la mancata sincronizzazione dei due codici OTP. Potrebbe spiegarmi come impostare la sincronizzazione dei codici?

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luca 6 dicembre 2014 - 11:54

ciao! il nome è fittizio ed è quello che poi comparirà nella app sul cellulare. Nell’esempio va inserito “a mano” l’orario corrente appunto alle righe 64-65 dello sketch, altrimenti si potrebbe leggere l’orario da un RTC…

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Nonnino 8 dicembre 2014 - 19:18

Grazie mille per la risposta, modificherò le righe dello sketch. Se non ho capito male, la data e l’ora, da impostare alle righe 64-65 è la stessa di quando viene premuto il pulsante “GO” e viene generata la chiave nel sito http://www.lucadentella.it/OTP/. Giusto?? 🙂 Grazie di nuovo!!!

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luca 13 dicembre 2014 - 17:31

in realtà data/ora devono essere quelle attuali di quando si compila e carica lo sketch su Arduino

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Gianni Trevisanello 10 gennaio 2015 - 10:31

Ciao, complimenti per il tuo enorme lavoro che metti a disposizione di tutti !!!
Gentilmente sapresti indicarmi come posso modificare totp.h per generare il codice con una chiave di 16 caratteri e non 10.
Ti ringrazio infinitamente
Gianni

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luca 19 gennaio 2015 - 20:48

Ciao Gianni, la libreria TOTP gestisce chiavi con lunghezza arbitraria: il secondo parametro è proprio la lunghezza della chiave: http://www.lucadentella.it/totp-libreria-per-arduino/
L’unico problema è che l’app di google accetta solo password a 10 caratteri quindi non puoi usarla se cambi la lunghezza chiave lato Arduino.

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Matteo 14 marzo 2015 - 15:18

Bellissimo progetto!!
Ho provato a scaricare sia lo sketch che le librerie necessarie, ma quando clicco su “verifica” mi compare un errore facendo riferimento a “shal.h”;
infatti non ho una libreria con quel nome.
Come posso risolvere?

Grazie 1000

Complimenti ancora per il progetto
Matteo

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luca 15 marzo 2015 - 13:05

Ciao Matteo, sha1.h è incluso in Cryptosuite (https://github.com/maniacbug/Cryptosuite) verifica che sia effettivamente installata nell’IDE.

Reply
Oren Pinsky 20 maggio 2015 - 23:21

Hello, and thank you for the inspiration.

My system, based on the BeagleBoard and in javascript has been in production for the last 3 months. It has multiple users, and the software can identify which user is typing the OTP.

Also, every user has 2 possible OTPs – one opens the door, and the other opens the door and alert the police. It also logs all accesses to a dropbox file.

Eventually I will migrate this to arduino+rtc+wifi. Do you know how many OTP tests per second can your system execute?

Best regards, OP

Reply
francesco 16 settembre 2015 - 15:03

Salve, ho provato a compilare il tutto e sembra funzionare, ma non riesco a sincronizzare la data.
Mi spieghi come posso risolvere?
codice inserito: 794370
il codice corretto e’: 028137

Reply
luca 26 settembre 2015 - 10:32

Ciao Francesco… tieni conto che la data che devi configurare è UTC, non con il fuso orario italiano.

Reply
lorenzo 13 gennaio 2016 - 18:54

ciao
bellissimo progetto ho un problema pero a trovare la libreria “sha1.h” dove la posso trovare??
sul link che hai lasciato a mettao non mi va!!
grazie 🙂

Reply
luca 14 gennaio 2016 - 09:33

Ciao Lorenzo, eppure è proprio presente in quel repository github

Reply
lorenzo 14 gennaio 2016 - 21:38

questo problema sono riuscito a risolverlo
me ora ne ho un altro cioè che( boolean setClockWithTimestamp(unsigned long timeT, int yearT = 0); mi da questo errore quando compilo lo skech
grazie mille per la disponibilità
ancora complimenti per il progetto 🙂

Reply
luca 15 gennaio 2016 - 20:57

Ciao, che errore ti da in fase di compilazione?

Reply
lorenzo 17 gennaio 2016 - 12:56

ciao
l’errore che mi da è questo!!
( boolean setClockWithTimestamp(unsigned long timeT, int yearT = 0);
grazie ancora

Reply
luca 17 gennaio 2016 - 13:51

ciao! ma stai usando il mio sketch? quel metodo (setClockWithTimestamp) non c’è proprio nel sorgente…

Reply
lorenzo 17 gennaio 2016 - 14:05

ciao
si sto usando il tuo skecht

Reply
lorenzo 17 gennaio 2016 - 14:16

mi da tutti questi errori

Arduino:1.6.7 (Windows 10), Scheda:”Arduino/Genuino Uno”

In file included from C:\Users\canto\Desktop\TOTP_DoorLock\TOTP_DoorLock.ino:4:0:

C:\Users\canto\OneDrive\Documenti\Arduino\libraries\swRTC-master/swRTC.h:531:6: error: prototype for ‘byte swRTC::setClockWithTimestamp(long unsigned int, int)’ does not match any in class ‘swRTC’

byte swRTC::setClockWithTimestamp(unsigned long timeT, int yearRef) {

^

C:\Users\canto\OneDrive\Documenti\Arduino\libraries\swRTC-master/swRTC.h:92:11: error: candidate is: boolean swRTC::setClockWithTimestamp(long unsigned int, int)

boolean setClockWithTimestamp(unsigned long timeT, int yearT = 0);

^

exit status 1
Errore durante la compilazione

Questo report potrebbe essere più ricco di informazioni con
“Mostra un output dettagliato durante la compilazione”
abilitato in “File > Impostazioni”
cosa posso fare??
grazie mille

Reply
luca 18 gennaio 2016 - 14:16

ciao, sembra un problema della libreria swRTC… purtroppo non è mia: hai preso l’ultima versione?

Reply
lorenzo 18 gennaio 2016 - 16:48

ciao
io ho lo scaricata da git hub!! se riesci mi gireresti il link grazie mille

Reply
Davide 26 gennaio 2016 - 13:40

Ciao
Bellisimmo progetto
Però anche io ho lo stesso problema di Lorenzo… Cosa posso fare

Reply
Mabson 25 febbraio 2016 - 11:32

Please, how you sync the RTC in arduino to take the same time from android ?

Reply
luca 25 febbraio 2016 - 20:11

I usually use my RTCSetup software 😉

Reply
giorgio 12 aprile 2016 - 15:07

ciao Luca, complimenti per i tuoi lavori e per la scelta di condividerli. Ho provato a replicare il tuo progetto: con l’IDE 1.6.5 mi dava problemi di librerie e ho provato con l’1.0.6. Il programma gira ma produce un codice diverso da quello della app. Mi potresti aiutare? Ho inserito data e ora sullo sketch spaccando quasi il secondo nell’upload, cioè ho inserito un orario tenendo conto dei secondi per l’upload ma senza esito positivo. Ho usato l’UTC come richiesto. Ho trovato questo tuo progetto su elettronica in e cercando su google ho trovato il tuo sito…

Reply
luca 19 aprile 2016 - 14:18

Ciao Giorgio… molto strano: sei sicuro che la password sia la stessa che hai configurato nell’app? Prova a far generare (come fa lo sketch che ho scritto per Elettronica In) 3 codici (t-30, t e t+30) e verificare se uno di questi è valido così ti “proteggi” da piccoli disallineamenti di orario

Reply
Tito 1 gennaio 2017 - 10:40

Hi luca, how to configure hardware RTC with your sketch? i tried with DS3231 but i get error because timestamp in your sketch is long but function gettime() from DS3231 is DateTime variable. thanks

Reply
luca 2 gennaio 2017 - 21:03

Hi Tito, you need a timestamp value not a DateTime… check if your library can return it

Reply
Thomas 9 marzo 2017 - 18:44

Hi
Awesome project !
Got an question about the TOTP interval. Is there an maximum ?
and if i change it to 3600 secounds will this then break the security ?
Thanks

Reply
luca 10 marzo 2017 - 09:31

Hi Thomas, no maximum but of course the more the interval is long, the less is the security

Reply
Mos Branca 14 novembre 2017 - 13:56

Ciao Luca,
il tuo sito web e’ un punto di riferimento prezioso. Intanto GRAZIE per tutto quello che condividi.

Vorrei generare off line il Google Authenticator code. C’e’ del codice da poter scaricare o un riferimeto?

Grazie ancora.

Reply
luca 15 novembre 2017 - 10:19

ciao, essendo un algoritmo “pubblico” puoi usare un qualsiasi programma che supporti la RFC6238. Ad esempio questa è una applicazione opensource che si basa sul codice di Google Authenticator.

Reply
bats 13 dicembre 2017 - 07:48

Hi Luca. Can I change the time limit for TOTP.

Reply
luca 13 dicembre 2017 - 15:32

yes, but the application and your code on arduino MUST use the same timestep.

Reply
bhumika 23 dicembre 2018 - 20:18

but where the complete code to make OTP and send it on mobile , to verify that OTP and to open the doorl lock after verification of valid OTP. please help me.

Reply
luca 28 dicembre 2018 - 14:24

You don’t need to send anything… both the Arduino and the mobile generate their “own” codes, but using the same algorithm with the same private key makes it possible to generate the same sequence of codes.

Reply
Giuseppe Conforto 17 marzo 2019 - 23:09

Ciao,
Vorrei realizzare una tastiera per aprire le porte da utilizzare nei b e b o piccoli hotel.
Praticamente utilizzando i codici OTP da comunicare al cliente per l’apertura Della camera.
Ma questo codice dovrebbe aprire la camera per i giorni che il cliente soggiorna, cioè se il cliente rimane 3 giorni, per 3 giorni il codice non dovrà modificarsi.
È possibile ciò?

Reply
luca 25 marzo 2019 - 11:40

Buongiorno Giuseppe… è sicuramente possibile (esistono prodotti commerciali che lo fanno) ma è un approccio completamente diverso (attualmente la serratura viene aperta con un codice valido una sola volta e entro 30s dalla sua generazione).

Reply
Giuseppe 9 luglio 2019 - 20:17

Ciao Luca se possibile vorrei farti alcune domande: è possibile cambiare il tempo di utilizzo del codice da 30s a 3min? Nel caso non volessi usare l’OTP cos’altro posso usare come generatore di codici random?
Grazie in anticipo.

Reply
luca 17 luglio 2019 - 10:05

ciao giuseppe, la libreria supporta un timeStep (durata di ogni singolo codice) variabile, guarda il metodo:

TOTP::TOTP(uint8_t* hmacKey, int keyLength, int timeStep)

Per generare i codici con cellulare vi sono moltissime app, basta che cerchi nel market “TOTP”.

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