OTP door lock

luca 14/09/2013 34

Today I’m going to show you how to make an Arduino door lock that can be opened with an OTP code generated by your smartphone.

Video

First, a short video about the project (english subtitles are available):

OTP

OTP (one-time password) is an access code you can use only one time: its main advantage is that – even if someone steals your code when you use it – it doesn’t work anymore.

Usually OTP codes also have a temporal validity, i.e. they can be used for a short period (tipically 30 seconds); those codes are called TOTP (time-based one-time password). OTP codes are widely used for secure access to home-banking websites, remote connections (VPN)…

In the past, the TOTP codes were usually generated by hardware tokens

but recently software tokens, that are smartphones applications, are becoming common:

OATH and Google Authenticator

Open Authentication (OATH) is an industry-wide collaboration to define open standards for strong authentication mechanisms. One of those standards (RFC 6238) defines an algorithm to generate TOTP codes.

The algorithm starts with a secret key (shared secret) and the actual timestamp (the number of seconds from the date 01/01/1970). With the use of an hash function (HMAC-SHA-1) on the key-timestamp pair and a truncate function on the result, you get a code of 6 numbers:

The algorithm requires therefore that the token (which generates the codes) and the server (which validates them)

  • share the same secret key
  • are in sync

Google Authenticator is an opensource application you can use to obtain TOTP codes that are compliant to the algorithm described by the RFC.

It’s available for Android, iOS and Blackberry smartphones:

Google Authenticator genrates OTP codes with a validity of 30 seconds and requires a private key of 10 characters.

In the next page, I’m going to show you how to generate and validate TOTP codes with Arduino…

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34 Comments »

  1. Ivan 19/09/2013 at 12:25 - Reply

    # 1!!!!

  2. Burke 01/11/2013 at 21:08 - Reply

    Great article.

  3. customdev 05/03/2014 at 23:13 - Reply

    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.

    • luca 15/03/2014 at 10:46 - Reply

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

  4. Chrisitan 15/05/2014 at 12:12 - Reply

    Ottimo articolo fa venir voglia di utilizzare questa serratura….

  5. customdev 26/11/2014 at 06:03 - Reply

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

    • luca 26/11/2014 at 11:06 - Reply

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

  6. Nonnino 05/12/2014 at 16:57 - Reply

    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?

    • luca 06/12/2014 at 11:54 - Reply

      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…

      • Nonnino 08/12/2014 at 19:18 - Reply

        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!!!

        • luca 13/12/2014 at 17:31 - Reply

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

  7. Gianni Trevisanello 10/01/2015 at 10:31 - Reply

    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

    • luca 19/01/2015 at 20:48 - Reply

      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.

  8. Matteo 14/03/2015 at 15:18 - Reply

    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

  9. Oren Pinsky 20/05/2015 at 23:21 - Reply

    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

  10. francesco 16/09/2015 at 15:03 - Reply

    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

    • luca 26/09/2015 at 10:32 - Reply

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

  11. lorenzo 13/01/2016 at 18:54 - Reply

    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 :)

  12. lorenzo 14/01/2016 at 21:38 - Reply

    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 :)

    • luca 15/01/2016 at 20:57 - Reply

      Ciao, che errore ti da in fase di compilazione?

  13. lorenzo 17/01/2016 at 12:56 - Reply

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

    • luca 17/01/2016 at 13:51 - Reply

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

  14. lorenzo 17/01/2016 at 14:05 - Reply

    ciao
    si sto usando il tuo skecht

  15. lorenzo 17/01/2016 at 14:16 - Reply

    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

    • luca 18/01/2016 at 14:16 - Reply

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

  16. lorenzo 18/01/2016 at 16:48 - Reply

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

  17. Davide 26/01/2016 at 13:40 - Reply

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

  18. Mabson 25/02/2016 at 11:32 - Reply

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

    • luca 25/02/2016 at 20:11 - Reply

      I usually use my RTCSetup software ;)

  19. giorgio 12/04/2016 at 15:07 - Reply

    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…

    • luca 19/04/2016 at 14:18 - Reply

      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

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