HMAC MD5算法原理及用处_hmacmd5

        MD5和SHA-1是一种HASH函数，又称杂凑函数，类似于指纹的应用。在网络安全协议中，杂凑函数用来处理电子签名，将冗长的签名文件压缩为一段独特的数字信息，像指纹鉴别身份一样保证原来数字签名文件的合法性和安全性。经过这些算法的处理，原始信息即使只更动一个字母，对应的压缩信息也会变为截然不同的“指纹”，这就保证了经过处理信息的唯一性。为电子商务等提供了数字认证的可能性。
而HMAC算法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。

　　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

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（text）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（text）与存储在ePass中的密钥（K）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

 /*
** 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 */
}
 
Test Vectors (Trailing '\0' of a character string not included in test):
 
  key =         0x0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b0b
  key_len =     16 bytes
  data =        "Hi There"
  data_len =    8  bytes
  digest =      0x9294727a3638bb1c13f48ef8158bfc9d
 
  key =         "Jefe"
  data =        "what do ya want for nothing?"
  data_len =    28 bytes
  digest =      0x750c783e6ab0b503eaa86e310a5db738
 
  key =         0xAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
 
  key_len       16 bytes
  data =        0xDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD...
                ..DDDDDDDDDDDDDDDDDDDD...
                ..DDDDDDDDDDDDDDDDDDDD...
                ..DDDDDDDDDDDDDDDDDDDD...
                ..DDDDDDDDDDDDDDDDDDDD
  data_len =    50 bytes
 
  digest =      0x56be34521d144c88dbb8c733f0e8b3f6