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密钥散列消息认证码（英语：Keyed-hash message authentication code），又称散列消息认证码（Hash-based message authentication code，缩写为HMAC），是一种通过特别计算方式之后产生的消息认证码（MAC），使用密码散列函数，同时结合一个加密密钥。它可以用来保证资料的完整性，同时可以用来作某个消息的身份验证。

参考资料

• 1、rfc2104
• 2、hmac wikipedia
• 3、部分文案来自网上文章

MAC

在现代的网络中，身份认证是一个经常会用到的功能，在身份认证过程中，有很多种方式可以保证用户信息的安全，而MAC(message authentication code)就是一种常用的方法。

消息认证码是对消息进行认证并确认其完整性的技术。通过使用发送者和接收者之间共享的密钥，就可以识别出是否存在伪装和篡改行为。

MAC是通过MAC算法+密钥+要加密的信息一起计算得出的。

同hash算法（消息摘要）相比，消息摘要只能保证消息的完整性，即该消息摘要B是这个消息A生成的。而MAC算法能够保证消息的正确性，即判断确实发的是消息A而不是消息C。

同公私钥体系相比，因为MAC的密钥在发送方和接收方是一样的，所以发送方和接收方都可以来生成MAC，而公私钥体系因为将公钥和私钥分开，所以增加了不可抵赖性。

MAC有很多实现方式，比较通用的是基于hash算法的MAC，比如今天我们要讲的HMAC。还有一种是基于分组密码的实现，比如(OMAC, CBC-MAC and PMAC)。

HMAC 定义

hmac 数学公式（维基百科）

• H为密码散列函数（如SHA家族）

• K为密钥（secret key）

• m是要认证的消息

• K'是从原始密钥K导出的另一个秘密密钥（如果K短于散列函数的输入块大小，则向右填充（Padding）
  零；如果比该块大小更长，则对K进行散列）

• || 代表串接

• ⊕ 代表异或（XOR）

• opad 是外部填充（0x5c5c5c…5c5c，一段十六进制常量）

• ipad 是内部填充（0x363636…3636，一段十六进制常量）

Python 实现 HMAC 算法（拿 MD5 算法举例）

既然要拿 md5 算法举例，就先实现标准的算法流程，update transform 函数也是必不可少

hmac 实现，可以参考 python 里的 hmac 模块

• 总结 hmac 加密流程，就是以下代码

msg = 'hello'.encode()
key = 'hello'.encode().ljust(64, b'\0')
key_5C = bytes.fromhex(''.join([hex(i ^ 0x5C).replace('0x', '').rjust(2, '0') for i in key]))
key_36 = bytes.fromhex(''.join([hex(i ^ 0x36).replace('0x', '').rjust(2, '0') for i in key]))

print(HashMD5().update(key_5C + HashMD5(key_36 + msg).digest()).hexdigest())

跟标准的运行结果对比一下，都是相同的，包括我们自定义的 HashMD5 也是可以当作参数传递进去

为了 Hmac 实现的更优雅，博主也是参考了 hmac 模块，重写了个 class，以下是代码

代码还不是很完善，是针对 md5 写的，下面来看下结果

def main():
    key = 'hello'.encode()
    msg = 'hello'.encode()

    hh1 = hmac.new(key, msg, 'md5')
    hh1.update(msg)
    hh1.update(msg)
    print(hh1.hexdigest())
    hh1.update(msg)
    hh1.update(msg)
    print(hh1.hexdigest())

    print('')

    hh2 = hmac.new(key, msg, HashMD5)
    hh2.update(msg)
    hh2.update(msg)
    print(hh2.hexdigest())
    hh2.update(msg)
    hh2.update(msg)
    print(hh2.hexdigest())

    print('')

    hh3 = HashHmac(key, msg, HashMD5)
    hh3.update('hello')
    hh3.update('hello')
    print(hh3.hexdigest())
    hh3.update('hello')
    hh3.update('hello')
    print(hh3.hexdigest())

使用多次 update 运行结果也是相同的

全部代码

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