什么是 HMAC（基于哈希的消息验证码）？

HMAC （Hash-based Message Authentication Code）是一种消息认证码（MAC），通过对要认证的数据（即）和秘密共享密钥执行加密散列函数获得。与任何 MAC 一样，它用于数据完整性和身份验证。检查数据完整性对于参与通信的各方来说是必要的。 HTTPS、SFTP、FTPS 和其他传输协议使用 HMAC。加密散列函数可以是 MD-5、SHA-1 或 SHA-256。数字签名与 HMAC 几乎相似，即它们都使用散列函数和共享密钥。区别在于密钥，即 HMAC 使用对称密钥（相同副本），而签名使用非对称密钥（两个不同的密钥）。

什么是 HMAC

历史

与业务相关的流程和决策很大程度上取决于完整性。如果攻击者篡改这些数据，可能会影响流程和业务决策。因此，在通过 Internet 在线工作时，必须注意确保数据的完整性或最少知道数据是否已更改。这就是 HMAC 开始使用的时候。

应用

在激活或创建帐户期间验证电子邮件地址。
发送到客户端浏览器然后提交回来的表单数据的身份验证。
由于成本较低，HMAC 可用于物联网 (IoT)。
每当需要重置密码时，会发送一个可以使用一次的链接，而无需添加服务器状态。
它可以接收任意长度的消息并将其转换为固定长度的消息摘要。也就是说，即使您收到一条长消息，消息摘要也会很小，因此可以最大限度地提高带宽。

HMAC的工作

HMAC 为客户端和服务器提供了一个只有它们自己知道的共享私钥。客户端为每个请求创建一个唯一的哈希 (HMAC)。当客户端请求服务器时，它使用私钥对请求的数据进行哈希处理，并将其作为请求的一部分发送。消息和密钥都在单独的步骤中进行散列，使其安全。当服务器收到请求时，它会生成自己的 HMAC。比较两个 HMACS，如果两者相等，则认为客户端是合法的。

HMAC的公式：

HMAC = hashFunc(secret key + message)

存在三种类型的认证功能。它们是消息加密、消息验证码和散列函数。 MAC 和哈希（此处为 HMAC）之间的主要区别在于密钥的依赖性。在 HMAC 中，我们必须在纯文本上应用散列函数和密钥。散列函数将应用于纯文本消息。但在应用之前，我们必须计算 S 位，然后将其附加到纯文本中，然后应用散列函数。为了生成这些 S 位，我们使用了发送者和接收者之间共享的密钥。

使用密钥 K (0 < K < b)，通过在密钥 K 的左侧填充 O 直到长度变为 b 位来生成 K+。它没有在右边填充的原因是密钥长度的变化（增加）。 b 位，因为它是纯文本的块大小。有两个预定义的填充位，称为 ipad 和 opad。所有这些都是在将散列函数应用于纯文本消息之前完成的。

ipad - 00110110 
 opad - 01011100

现在我们必须计算 S 位
K+ 与 ipad 进行异或运算，结果是 S1 位，相当于 b 位，因为 K+ 和 ipad 都是 b 位。我们必须在 S1 中附加纯文本消息。令 P 为纯文本消息。
S1、p0、p1 到 Pm 各为 b 位。 m 是纯文本块的数量。 P0 是纯文本块，b 是纯文本块大小。将 S1 附加到纯文本后，我们必须应用 HASH 算法（任何变体）。同时，我们必须应用初始化向量 (IV)，它是一个大小为 n 位的缓冲区。因此产生的结果是 n 位哈希码，即 H( S1 || M )。
类似地，n 位填充到 b 位，并且 K+ 与 opad 进行异或运算，产生输出 S2 位。 S2 附加到 b 位，并再次将散列函数与 IV 一起应用于块。这进一步产生了 n 位哈希码，即 H( S2 || H( S1 || M ))。

概括：

选择 K。
如果 K < b，则在左侧填充 0，直到 k=b。 K 介于 0 和 b ( 0 < K < b ) 之间
EXOR K+ 与 ipad 等效于产生 S1 位的 b 位。
用纯文本 M 附加 S1
在 ( S1 || M ) 上应用 SHA-512
填充 n 位直到长度等于 b 位
EXOR K+ 与 oppad 等效于产生 S2 位的 b 位。
将步骤 5 的输出附加到 S2。
在步骤 7 中应用 SHA-512 以输出 n 位哈希码。

好处

HMAC 非常适合路由器等高性能系统，因为它使用了与公钥系统不同的快速计算和验证的哈希函数。
数字签名比 HMAC 大，但 HMAC 提供了相对更高的安全性。
HMAC 用于禁止公钥系统的管理部门。

缺点

HMAC 使用可能导致不可否认性的共享密钥。如果发送者或接收者的密钥被泄露，那么攻击者很容易创建未经授权的消息。