HMAC Keyed-Hashing for Message Authentication

hmac的原理

计算HMAC需要一个散列函数hash(可以是md5或者sha-1)和一个密钥key。用L 表示hash函数输出字符串长(md5是16),用B表示数据块的长度(md5和sha-1的分割数据块长都是64)。密钥key的长度可以小于等于数据 块长B,如果大于数据块长度,可以使用hash函数对key进行转换,结果就是一个L长的key。

根据RFC 2316(Report of the IAB,April 1998),HMAC(散列消息身份验证码: Hashed Message Authentication Code)以及IPSec被认为是Interact安全的关键性核心协议。它不是散列函数,而是采用了将MD5或SHA1散列函数与共享机密密钥(与公钥 /私钥对不同)一起使用的消息身份验证机制。基本来说,消息与密钥组合并运行散列函数。然后运行结果与密钥组合并再次运行散列函数。这个128位的结果被 截断成96位,成为MAC。

然后创建两个B长的不同字符串:

  • innerpad = 长度为B的 0×36
  • outterpad = 长度为B的 0×5C

计算输入字符串str的HMAC:

  • hash(key ^ outterpad, hash(key ^ innerpad, str))
hmac的应用

hmac主要应用在身份验证中,它的使用方法是这样的:

  1. 客户端发出登录请求(假设是浏览器的GET请求)
  2. 服务器返回一个随机值,并在会话中记录这个随机值
  3. 客户端将该随机值作为密钥,用户密码进行hmac运算,然后提交给服务器
  4. 服务器读取用户数据库中的用户密码和步骤2中发送的随机值做与客户端一样的hmac运算,然后与用户发送的结果比较,如果结果一致则验证用户合法

在这个过程中,可能遭到安全攻击的是服务器发送的随机值和用户发送的hmac结果,而对于截获 了这两个值的黑客而言这两个值是没有意义的,绝无获取用户密码的可能性,随机值的引入使hmac只在当前会话中有效,大大增强了安全性和实用性。大多数的 语言都实现了hmac算法,比如php的mhash、python的hmac.py、java的MessageDigest类,在web验证中使用 hmac也是可行的,用js进行md5运算的速度也是比较快的。

Python
>>> import hmac
>>> message = b'Hello, world!'
>>> key = b'secret'
>>> h = hmac.new(key, message, digestmod='MD5')
>>> # 如果消息很长,可以多次调用h.update(msg)
>>> h.hexdigest()
'fa4ee7d173f2d97ee79022d1a7355bcf'
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