HMAC

1、定义

       定义HMAC需要一个加密用散列函数（表示为H，可以是MD5或者SHA-1）和一个密钥K。我们用B来表示数据块的字节数。（以上所提到的散列函数的分割数据块字长B=64），用L来表示散列函数的输出数据字节数（MD5中L=16,SHA-1中L=20）。鉴别密钥的长度可以是小于等于数据块字长的任何正整数值。应用程序中使用的密钥长度若是比B大，则首先用使用散列函数H作用于它，然后用H输出的L长度字符串作为在HMAC中实际使用的密钥。一般情况下，推荐的最小密钥K长度是L个字节。

 

2、算法

        我们将定义两个固定且不同的字符串ipad,opad：（‘i','o'标志内部与外部）
　　ipad = the byte 0x36 重复 B 次。
　　opad = the byte 0x5C 重复 B 次。
　　计算‘text'的HMAC：
　　HMAC　＝   H( K XOR opad, H(K XOR ipad, text))

　　即为以下步骤:
　　(1) 在密钥K后面添加0来创建一个字长为B的字符串。(例如，如果K的字长是20
　　字节，B＝64字节，则K后会加入44个零字节0x00)
　　(2) 将上一步生成的B字长的字符串与ipad做异或运算。
　　(3) 将数据流text填充至第二步的结果字符串中。
　　(4) 用H作用于第三步生成的数据流。
　　(5) 将第一步生成的B字长字符串与opad做异或运算。
　　(6) 再将第四步的结果填充进第五步的结果中。
　　(7) 用H作用于第六步生成的数据流，输出最终结果。

 

3、HMAC实现流程：
   1)声明HMAC设备上下文   HMAC_CTX ctx;
   2)初始化HMAC设备上下文   HMAC_Init();
      HMAC_Init()-->HMAC_CTX_init()
                 -->HMAC_Init_ex()
   3)哈希运算加密      HMAC_Update();
   4)输出MAC值     HMAC_Final();
   5)关闭HMAC设备上下文  HMAC_CTX_cleanup();
   unsigned char *HMAC(const EVP_MD *evp_md, const void *key, int key_len,const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md,unsigned int *md_len)
  {
              HMAC_CTX c;
              static unsigned char m[EVP_MAX_MD_SIZE];
              if (md == NULL) md=m;
              HMAC_CTX_init(&c);
              HMAC_Init(&c,key,key_len,evp_md);
              HMAC_Update(&c,d,n);
              HMAC_Final(&c,md,md_len);
              HMAC_CTX_cleanup(&c);
              return(md);
  }
  evp_md指明HMAC使用的摘要算法；
  key为秘密密钥指针地址；
  key_len为秘密密钥的长度；
  d为需要做HMAC运算的数据指针地址；
  n为d的长度；
  md用于存放HMAC值；
  md_len为HMAC值的长度。

  HMAC进行哈希运算时是使用一个公共的随机数进行哈希运算，通过S/C双方进行SSL通信时，会建立一个session会话，每次通信都会随机生成一个master_key值，我们就可以很好利用这个master_key值进行哈希运算，提高了验证对方的完整性。

 

4、HMAC的典型应用

HMAC的一个典型应用是用在“挑战/响应”（Challenge/Response）身份认证中，认证流程如下[3]：
  (1) 先由客户端向服务器发出一个验证请求。
  (2) 服务器接到此请求后生成一个随机数并通过网络传输给客户端（此为挑战）。
  (3) 客户端将收到的随机数提供给ePass，由ePass使用该随机数与存储在ePass中的密钥进行HMAC-MD5运算并得到一个结果作为认证证据传给服务器（此为响应）。
  (4) 与此同时，服务器也使用该随机数与存储在服务器数据库中的该客户密钥进行HMAC-MD5运算，如果服务器的运算结果与客户端传回的响应结果相同，则认为客户端是一个合法用户。