2.3 Hmac

Hmac算法就是一种基于密钥的 消息认证码算法，它的全称是Hash-based Message Authentication Code，是一种更安全的消息摘要算法。

HMAC是一种基于Hash函数的MAC，其核心思想是将消息（Message）与密钥（Key）通过特定的算法生成一个认证码（Authentication Code），用于验证消息的完整性和真实性。

Hmac算法总是和某种哈希算法配合起来用的。例如，我们使用MD5算法，对应的就是HmacMD5算法，它相当于“加盐”的MD5。

HMAC原理

HMAC算法可以分为三个主要步骤：

• （1）选择Hash函数：HMAC采用一个固定的Hash函数，如SHA-256、MD5等。Hash函数将任意长度的输入数据转化为固定长度的输出，具有良好的单向性和抗碰撞性。
• （2）预处理：将消息分成若干块，并对每一块进行填充和分组操作。填充目的是保证消息长度满足Hash函数的要求，分组则是为了方便后续计算。
• （3）计算认证码：将填充后的消息块与密钥依次经过Hash函数计算，得到认证码。最后，将所有认证码拼接在一起，形成完整的HMAC值。

HMAC应用场景

• 数据完整性验证：在传输过程中，发送方和接收方可以使用HMAC技术对数据进行加密处理。接收方在接收到数据后，通过相同的HMAC算法计算HMAC值，与发送方提供的HMAC值进行对比，验证数据的完整性。
• 数字签名：HMAC可用于实现数字签名，确保数据的来源和完整性。发送方使用私钥对HMAC值进行加密，接收方使用公钥进行解密和验证。
• 访问控制：HMAC可应用于访问控制场景，如HTTP请求头的认证。客户端在发送请求时，附带经过HMAC处理的请求头，服务器端收到请求后，使用相同的HMAC算法计算HMAC值，验证客户端的权限。
• 无线通信：在无线通信领域，HMAC可用于认证和加密，确保通信的安全性。如WiFi认证中，AP（Access Point）和STA（Station）之间采用HMAC算法进行密钥协商和数据加密。

算法类型

• HmacMD5
• HmacSHA1
• HmacSHA256
• HmacSHA512
• ...

HmacMD5

HmacMD5 ≈ md5(secure_random_key, input)

使用HmacMD5而不是用MD5加salt，有如下好处：

• HmacMD5使用的key长度是64字节，更安全；
• Hmac是标准算法，同样适用于SHA-1等其他哈希算法；
• Hmac输出和原有的哈希算法长度一致。

为了保证安全，我们不会自己指定key，而是通过Java标准库的KeyGenerator生成一个安全的随机的key。

代码样例

private static void hmacMD5() throws Exception {
    String[] input = {"Hello", "World"};

    // 还原 SecretKey ， 便于验证，比如登录。 此数组可以来自数据库中存储的某个字段。
    byte[] hkey = HexFormat.of().parseHex(
            "b648ee779d658c420420d86291ec70f5" +
                    "cf97521c740330972697a8fad0b55f5c" +
                    "5a7924e4afa99d8c5883e07d7c3f9ed0" +
                    "76aa544d25ed2f5ceea59dcc122babc8");
    SecretKey key = new SecretKeySpec(hkey, "HmacMD5");

    // 打印随机生成的key:
    byte[] skey = key.getEncoded();
    System.out.println("key: " + HexFormat.of().formatHex(skey));

    // 实例化 Mac
    Mac mac = Mac.getInstance(key.getAlgorithm());
    // 初始化 Mac
    mac.init(key);

    for (String s : input) {
        mac.update(s.getBytes("UTF-8"));
    }

    // 执行消息摘要
    byte[] result = mac.doFinal();
    // 16 bytes
    Preconditions.checkArgument(result.length == 16, "不符合期望");
    String rs = HexFormat.of().formatHex(result);
    System.out.println(rs);
    Preconditions.checkArgument(
            StringUtils.equals(rs, "4af40be7864efaae1473a4c601b650ae"), "不符合期望");

}

const hmacHasher =
        CryptoJS.algo.HMAC.create(CryptoJS.algo.SHA512, /* 密钥 */'key');

hmacHasher.reset();

hmacHasher.update('a12345678');

const hash = hmacHasher.finalize();
return hash + '';

HmacSHA256

private static void hmacSHA256() throws Exception {
    String[] input = {"Hello", "World"};

    // 每次均生成新的 SecretKey。 比如注册。
    KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256");
    SecretKey key = keyGen.generateKey();

    // 打印随机生成的key:
    byte[] skey = key.getEncoded();
    System.out.println("key: " + HexFormat.of().formatHex(skey));

    // 实例化 Mac
    Mac mac = Mac.getInstance(key.getAlgorithm());
    // 初始化 Mac
    mac.init(key);

    for (String s : input) {
        mac.update(s.getBytes("UTF-8"));
    }

    // 执行消息摘要
    byte[] result = mac.doFinal();
    Preconditions.checkArgument(result.length == 32, "不符合期望");
    String rs = HexFormat.of().formatHex(result);
    // 由于key是每次生成的。因此 rs 不固定。因此不做断言判断。
    System.out.println(rs);
}

function shaxxx(){
    return CryptoJS.SHA512('a12345678');
}

HmacRIPEMD

return CryptoJS.HmacRIPEMD160('a12345678', 'key');