HMAC算法原理

發(fā)布人：電子禪石時間：2020-12-11 來源：工程師

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HMAC算法是一種基于密鑰的報文完整性的驗證方法 ，其安全性是建立在Hash加密算法基礎上的。它要求通信雙方共享密鑰、約定算法、對報文進行Hash運算，形成固定長度的認證碼。通信雙方通過認證碼的校驗來確定報文的合法性。 HMAC算法可以用來作加密、數(shù)字簽名、報文驗證等 。（我感覺實際情況中用HMAC做加密也是為的不可逆加密，不像用DES/AES這種可逆加密；感覺HMAC和隨機鹽Hash算法非常像）

一句話總結：HMAC是密鑰相關的哈希運算消息認證碼（Hash-based Message Authentication Code），HMAC運算利用哈希算法，以一個密鑰和一個消息為輸入，生成一個消息摘要作為輸出。

HMAC算法的定義

HMAC算法是一種執(zhí)行“校驗和”的算法，它通過對數(shù)據(jù)進行“校驗”來檢查數(shù)據(jù)是否被更改了。在發(fā)送數(shù)據(jù)以前，HMAC算法對數(shù)據(jù)塊和雙方約定的公鑰進行“散列操作”，以生成稱為“摘要”的東西，附加在待發(fā)送的數(shù)據(jù)塊中。當數(shù)據(jù)和摘要到達其目的地時，就使用HMAC算法來生成另一個校驗和，如果兩個數(shù)字相匹配，那么數(shù)據(jù)未被做任何篡改。否則，就意味著數(shù)據(jù)在傳輸或存儲過程中被某些居心叵測的人作了手腳。

HMAC算法的定義用公式表示如下：

HMAC（K，M）=H（（K’⊕opad）∣H（（K’⊕ipad）∣M））

HMAC算法的加密步驟

(1) 在密鑰K后面添加0 或者對密鑰K用H進行處理來創(chuàng)建一個字長為B的字符串。(例如，如果K的字長是20字節(jié)，B＝64字節(jié)，則K后會加入44個零字節(jié)0x00；如果K的字長是120字節(jié)，B＝64字節(jié)，則會用H作用于K后產(chǎn)生64字節(jié)的字符串)

(2) 將上一步生成的B字長的字符串與ipad做異或運算。

(3) 將數(shù)據(jù)流text填充至第二步的結果字符串中。

(4) 用H作用于第三步生成的數(shù)據(jù)流。

(5) 將第一步生成的B字長字符串與opad做異或運算。

(6) 再將第四步的結果填充進第五步的結果中。

(7) 用H作用于第六步生成的數(shù)據(jù)流，輸出最終結果。

用圖表示就是：

HMAC算法的偽碼實現(xiàn)

function hmac (key, message) {
if (length(key) > blocksize) {
key = hash(key) // keys longer than blocksize are shortened
}
if (length(key) < blocksize) {
// keys shorter than blocksize are zero-padded (where ∥ is concatenation)
key = key ∥ [ 0x00 * (blocksize - length(key))] // Where * is repetition.
}
o_pad = [ 0x5c * blocksize] // Where blocksize is that of the underlying hash function
i_pad = [ 0x36 * blocksize]
o_key_pad = o_pad ⊕ key // Where ⊕ is exclusive or (XOR)
i_key_pad = i_pad ⊕ key
return hash(o_key_pad ∥ hash(i_key_pad ∥ message)) // Where ∥ is concatenation
}