MAC
在現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)中，身份認(rèn)證是一個(gè)經(jīng)常會(huì)用到的功能，在身份認(rèn)證過程中，有很多種方式可以保證用戶信息的安全，而MAC(message authentication code)就是一種常用的方法。
消息認(rèn)證碼是對(duì)消息進(jìn)行認(rèn)證并確認(rèn)其完整性的技術(shù)。通過使用發(fā)送者和接收者之間共享的密鑰，就可以識(shí)別出是否存在偽裝和篡改行為。
MAC是通過MAC算法+密鑰+要加密的信息一起計(jì)算得出的。
同hash算法（消息摘要）相比，消息摘要只能保證消息的完整性，即該消息摘要B是這個(gè)消息A生成的。而MAC算法能夠保證消息的正確性，即判斷確實(shí)發(fā)的是消息A而不是消息C。
同公私鑰體系相比，因?yàn)镸AC的密鑰在發(fā)送方和接收方是一樣的，所以發(fā)送方和接收方都可以來生成MAC，而公私鑰體系因?yàn)閷⒐€和私鑰分開，所以增加了不可抵賴性。
MAC有很多實(shí)現(xiàn)方式，比較通用的是基于hash算法的MAC，比如今天我們要講的HMAC。還有一種是基于分組密碼的實(shí)現(xiàn)，比如(OMAC, CBC-MAC and PMAC)。
HMAC
HMAC 是Keyed-Hashing for Message Authentication的縮寫。HMAC的MAC算法是hash算法，它可以是MD5, SHA-1或者 SHA-256，他們分別被稱為HMAC-MD5，HMAC-SHA1， HMAC-SHA256。
HMAC用公式表示：
H(K XOR opad, H(K XOR ipad, text))
其中
H：hash算法，比如（MD5，SHA-1，SHA-256）
B：塊字節(jié)的長(zhǎng)度，塊是hash操作的基本單位。這里B=64。
L：hash算法計(jì)算出來的字節(jié)長(zhǎng)度。(L=16 for MD5, L=20 for SHA-1)。
K：共享密鑰，K的長(zhǎng)度可以是任意的，但是為了安全考慮，還是推薦K的長(zhǎng)度>B。當(dāng)K長(zhǎng)度大于B時(shí)候，會(huì)先在K上面執(zhí)行hash算法，將得到的L長(zhǎng)度結(jié)果作為新的共享密鑰。 如果K的長(zhǎng)度<B, 那么會(huì)在K后面填充0x00一直到等于長(zhǎng)度B。
text： 要加密的內(nèi)容
opad：外部填充常量，是 0x5C 重復(fù)B次。
ipad： 內(nèi)部填充常量，是0x36 重復(fù)B次。
XOR： 異或運(yùn)算。
計(jì)算步驟如下：
- 將0x00填充到K的后面，直到其長(zhǎng)度等于B。
- 將步驟1的結(jié)果跟 ipad做異或。
- 將要加密的信息附在步驟2的結(jié)果后面。
- 調(diào)用H方法。
- 將步驟1的結(jié)果跟opad做異或。
- 將步驟4的結(jié)果附在步驟5的結(jié)果后面。
- 調(diào)用H方法。
HMAC的應(yīng)用
hmac主要應(yīng)用在身份驗(yàn)證中，如下是它的使用過程：
- 客戶端發(fā)出登錄請(qǐng)求（假設(shè)是瀏覽器的GET請(qǐng)求）
- 服務(wù)器返回一個(gè)隨機(jī)值，并在會(huì)話中記錄這個(gè)隨機(jī)值
- 客戶端將該隨機(jī)值作為密鑰，用戶密碼進(jìn)行hmac運(yùn)算，然后提交給服務(wù)器
- 服務(wù)器讀取用戶數(shù)據(jù)庫中的用戶密碼和步驟2中發(fā)送的隨機(jī)值做與客戶端一樣的hmac運(yùn)算，然后與用戶發(fā)送的結(jié)果比較，如果結(jié)果一致則驗(yàn)證用戶合法。
在這個(gè)過程中，可能遭到安全攻擊的是服務(wù)器發(fā)送的隨機(jī)值和用戶發(fā)送的hmac結(jié)果，而對(duì)于截獲了這兩個(gè)值的黑客而言這兩個(gè)值是沒有意義的，絕無獲取用戶密碼的可能性，隨機(jī)值的引入使hmac只在當(dāng)前會(huì)話中有效，大大增強(qiáng)了安全性和實(shí)用性。
HMAC實(shí)現(xiàn)舉例
/*
** Function: hmac_md5
*/
void
hmac_md5(text, text_len, key, key_len, digest)
unsigned char* text; /* pointer to data stream */
int text_len; /* length of data stream */
unsigned char* key; /* pointer to authentication key */
int key_len; /* length of authentication key */
caddr_t digest; /* caller digest to be filled in */
{
MD5_CTX context;
unsigned char k_ipad[65]; /* inner padding -
* key XORd with ipad
*/
unsigned char k_opad[65]; /* outer padding -
* key XORd with opad
*/
unsigned char tk[16];
int i;
/* if key is longer than 64 bytes reset it to key=MD5(key) */
if (key_len > 64) {
MD5_CTX tctx;
MD5Init(&tctx);
MD5Update(&tctx, key, key_len);
MD5Final(tk, &tctx);
key = tk;
key_len = 16;
}
/*
* the HMAC_MD5 transform looks like:
*
* MD5(K XOR opad, MD5(K XOR ipad, text))
*
* where K is an n byte key
* ipad is the byte 0x36 repeated 64 times
* opad is the byte 0x5c repeated 64 times
* and text is the data being protected
*/
/* start out by storing key in pads */
bzero( k_ipad, sizeof k_ipad);
bzero( k_opad, sizeof k_opad);
bcopy( key, k_ipad, key_len);
bcopy( key, k_opad, key_len);
/* XOR key with ipad and opad values */
for (i=0; i<64; i++) {
k_ipad[i] ^= 0x36;
k_opad[i] ^= 0x5c;
}
/*
* perform inner MD5
*/
MD5Init(&context); /* init context for 1st
* pass */
MD5Update(&context, k_ipad, 64) /* start with inner pad */
MD5Update(&context, text, text_len); /* then text of datagram */
MD5Final(digest, &context); /* finish up 1st pass */
/*
* perform outer MD5
*/
MD5Init(&context); /* init context for 2nd
* pass */
MD5Update(&context, k_opad, 64); /* start with outer pad */
MD5Update(&context, digest, 16); /* then results of 1st
* hash */
MD5Final(digest, &context); /* finish up 2nd pass */
}
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