鸿蒙源码分析（三十九）_鸿蒙开发 hmac

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hmac算法分析

hash函数是一种常见的单向不可逆加密函数，本篇主要分析hks_mbedtls_hash.c代码
文件路径（security_huks\frameworks\huks_standard\main\crypto_engine\mbedtls\src\hks_mbedtls_hash.c）

一、背景知识介绍

1.什么是Hmac算法
HMAC是密钥相关的哈希运算消息认证码（Hash-based Message Authentication Code）的缩写，由H.Krawezyk，M.Bellare，R.Canetti于1996年提出的一种基于Hash函数和密钥进行消息认证的方法，并于1997年作为RFC2104被公布，并在IPSec和其他网络协议（如SSL）中得以广泛应用，现在已经成为事实上的Internet安全标准。它可以与任何迭代散列函数捆绑使用。
简单地说就是：HMAC是一种使用单向散列函数来构造消息认证码的算法。
HMAC算法利用哈希运算，以一个密钥和一个消息为输入，生成一个消息摘要作为输出。其安全性是建立在Hash加密算法基础上的。它要求通信双方共享密钥、约定算法、对报文进行Hash运算，形成固定长度的认证码。通信双方通过认证码的校验来确定报文的合法性。HMAC算法可以用来作加密、数字签名、报文验证等[2]。HMAC使用的Hahs函数并不仅限于一种，任何高强度的单向散列函数都可以被用于HMAC，如果将来设计出的新的单向散列函数，也同样可以使用。使用SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512所构造的HMAC，分别称为HMAC-SHA1、HMAC-SHA-224、HMAC-SHA-256、HMAC-SHA-384、HMAC-SHA-512。
2.Hmac算法处理步骤
算法计算步骤图：

1. 密钥处理
\quad 如果密钥比单向散列函数分组长度要短，就需要在末尾填充0，直到其长度达到单向散列函数的分组长度为止。
\quad 如果密钥比分组长度要长，则要用单向散列函数求出密钥的散列值，然后将这个散列值用作HMAC的密钥。
2. 处理后的密钥与ipad进行XOR
\quad 将处理后的密钥与被称为ipad的比特序列进行XOR运算。ipad是将00110110这一比特序列不断循环反复直到达到分组长度所形成的比特序列，其中ipad的i是inner的意思。
\quad XOR运算所得到的值，是一个和单向散列函数的分组长度相同，且和密钥相关的比特序列。这里将这个比特序列称为ipadkey。
3. 与消息组合
\quad 随后，将ipadkey与消息组合，也就是将和密钥相关的比特序列（ipadkey）附加在消息的开头。
4. 计算散列值
\quad 将步骤③的结果作为单向散列函数的输入，并计算出散列值。

5. 处理后的密钥与opad进行XOR
\quad 将填充后的密钥与被称为opad的比特序列进行XOR运算，opad是将01011100这一比特序列不断循环反复直到达到分组长度所形成的比特序列，其中opad的o是outer的意思。
\quad XOR运算所得到的结果也是一个和单向散列函数的分组长度相同，且和密钥相关的比特序列。这里将这个比特序列称为opadkey。
6. 与散列值组合
\quad 将步骤④的结果拼在opadkey的后面。
7. 计算散列值
\quad 将步骤⑥的结果输入单向散列函数，并计算出散列值，这个散列值就是最终的MAC值。

通过上述流程可以看出，最后得到的MAC值，一定是一个和输入的消息以及密钥都相关的长度固定的比特序列。

二、代码分析

hmac函数用来生成一个消息验证码，同时最后得到的消息验证码一定是一个和输入信息以及选用密钥、算法有关的长度固定的序列。
参数详解：

• key：hmac所用到的密钥信息
• digestAlg：hash算法名称
• msg：存放传入的消息，相当于输入信息。
• mac：存放最后hmac算法的结果

//hmac算法实现
int32_t HksMbedtlsHmac(const struct HksBlob *key,
    uint32_t digestAlg, const struct HksBlob *msg, struct HksBlob *mac)
{
    /* input params have been checked */
    uint32_t mbedtlsAlg;
    int32_t ret = HksToMbedtlsDigestAlg(digestAlg, &mbedtlsAlg);
    //将传入的摘要算法转换为mbedtls库中算法
    if (ret != HKS_SUCCESS) {
        return ret;
    }

    ret = mbedtls_md_hmac(mbedtls_md_info_from_type(mbedtlsAlg),
        key->data, key->size, msg->data, msg->size, mac->data);
    //hmac算法实现设置密钥，填充消息，生成消息验证码
    if (ret != HKS_MBEDTLS_SUCCESS) {
        HKS_LOG_E("Mbedtls hmac failed! mbedtls ret = 0x%X", ret);
        (void)memset_s(mac->data, mac->size, 0, mac->size);
        return ret;
    }

    ret = HksGetDigestLen(digestAlg, &(mac->size));
    //将摘要函数对应算法的长度写进mac->size
    if (ret != HKS_SUCCESS) {
        HKS_LOG_E("Get digest len failed!");
    }

    return ret;
}
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三、总结

以上就是hmac算法函数的介绍，以及代码中的实现。感谢阅读和点赞