MAC与HMAC的介绍及其在AWS和Azure中的应用

MAC

在密码学中,(消息认证码)Message Authentication Code是用来认证消息的比较短的信息。换言之,MAC用来保证消息的数据完整性和消息的数据源认证。

MAC由消息本身和一个密钥经过一系列计算产生,用于生成MAC的算法,称为MAC算法。MAC算法应能满足如下几个条件:

  1. 在仅有消息本身没有密钥的情况下,无法得到该消息的MAC;
  2. 同一个消息在使用不同密钥的情况下,生成的MAC应当无关联;
  3. 在已有一系列消息以及其MAC时,给定一个新的消息,无法得到该消息的MAC。

下图摘自*,可以很好的描述MAC的使用原理:

MAC与HMAC的介绍及其在AWS和Azure中的应用

HMAC

HMAC是MAC算法中的一种,其基于加密HASH算法实现。任何加密HASH, 比如MD5、SHA256等,都可以用来实现HMAC算法,其相应的算法称为HMAC-MD5、HMAC-SHA256等。

以下伪代码,描述了HMAC算法的计算过程:

function hmac (key, message)
if (length(key) > blocksize) then
key = hash(key) // keys longer than blocksize are shortened
end if
if (length(key) < blocksize) then
key = key ∥ [0x00 * (blocksize - length(key))] // keys shorter than blocksize are zero-padded (where ∥ is concatenation)
end if o_key_pad = [0x5c * blocksize] ⊕ key // Where blocksize is that of the underlying hash function
i_key_pad = [0x36 * blocksize] ⊕ key // Where ⊕ is exclusive or (XOR) return hash(o_key_pad ∥ hash(i_key_pad ∥ message)) // Where ∥ is concatenation
end function

我实现了一个Erlang版本的HMAC-SHA256,可以在我的github看到。

MAC在S3和Azure Storage中的应用

MAC是对称加密算法,S3和Azure Storage都使用其来做请求认证。

在S3中,使用的是HMAC-SHA1:

Authorization = "AWS" + " " + AccessKeyId + ":" + Signature;
Signature =
Base64(HMAC-SHA1(AccessKeySecret, UTF8-Encoding(StringToSign)));
StringToSign = HTTP-Verb + "\n" +
Content-MD5 + "\n" +
Content-Type + "\n" +
Date + "\n" +
CanonicalizedAmzHeaders +
CanonicalizedResource;

在Azure Storage中,使用的是HMAC-SHA256.

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