Java加密解密之MAC（消息认证码）

梦里梦外; 2022-06-07 02:50 172阅读 0赞

上一篇帖子，我们讲了消息摘要（数字摘要），它是把一个文本/文件 通过摘要函数（hash函数）计算出一个结果。然后把文本/文件和摘要结果一同发给接受者  
接受者接收到文件之后，也进行摘要，把两个摘要结果进行对比。如果一致就说明文本/文件和摘要是一致的  
  
  
但是，这里有个问题，假设A把文件和摘要发给B，中途被C截获了。C把文件改了，同时把改后的文件进行摘要。然后把改后的文件和重新生成的摘要发给B。

B收到结果之后，进行摘要，对比发现，是一致的。但是此时文件是被篡改过的，B也不知道。接收方并不能察觉到数据被篡改。

**所以说，普通的消息摘要不能验证身份和防篡改**

为了解决这个问题，我们可以使用MAC（消息认证码（带密钥的hash函数））去解决

MAC，全称 Message Authentication Code，也称为消息认证码（带密钥的Hash函数），通信实体双方使用的一种验证机制，保证消息数据完整性的一种工具  
  
在发送数据之前，发送方首先使用通信双方协商好的散列函数计算其摘要值。在双方共享的会话密钥作用下，由摘要值获得消息验证码。之后，它和数据一起被发送。接收方收到报文后，首先利用会话密钥还原摘要值，同时利用散列函数在本地计算所收到数据的摘要值，并将这两个数据进行比对。若两者相等，则报文通过认证。

说白了就是计算摘要的时候，需要一个秘钥key，没有秘钥key就无法计算

注意：相同的消息，不同的key，摘要结果不同。

下面使用Java（1.8.0\_144）演示计算apache-tomcat-8.5.23.zip文件的消息摘要

package com.security.dgst;
    
    import java.nio.file.Files;
    import java.nio.file.Paths;
    import java.security.Key;
    
    import javax.crypto.Mac;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
    
    public class MacTest {
    
    	//秘钥（必须要是通信双方共享的）
    	static final String STR_KEY = "266f5fe18e714688a083df4ca9f78064";
    	
    	/**
    	 * 其中，Mac.getInstance支持的算法有：HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256等等
    	 * 全部支持的算法见官方文档：
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Mac
    	 */
    	public static byte[] mac(String algorithm, Key key, byte[] data) throws Exception {
    		Mac mac = Mac.getInstance(algorithm);
    		//这里是关键，需要一个key（这里就是和普通的消息摘要的区别点）
    		mac.init(key);
    		
    		byte[] result = mac.doFinal(data);
    		return result;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		byte[] data = Files.readAllBytes(Paths.get("c:/tmp/apache-tomcat-8.5.23.zip"));
    		
    		Key key = new SecretKeySpec(STR_KEY.getBytes(), "");
    		
    		//使用MD5算法计算摘要
    		byte[] md5Digest = mac("HmacMD5", key, data);
    		
    		//使用SHA256算法计算摘要
    		byte[] shaDigest = mac("HmacSHA256", key, data);
    		
    		//把摘要后的结果转换成十六进制的字符串（也可以使用Base64进行编码）
    		System.out.println(Hex.encodeHexString(md5Digest));
    		System.out.println(Hex.encodeHexString(shaDigest));
    	}
    }

输出结果为：

ce078fe3134fa8b50c595e4e984f88e0
    d90eec24b04b81cd235ff8d4e5a9aeb00183e253e44b6ed763328ff97f856200

然后，我们可以使用OpenSSL，加上上面使用的秘钥key，计算摘要

![Center][]

对比结果，发现是一致的。

上面的，Mac.getInstance(algorithm)  参数algorithm可以支持的值除了参考官方文档，还可以通过如下代码得出

Security.getAlgorithms("Mac").forEach(System.out::println);

在Java8中，输出结果如下：

PBEWITHHMACSHA512
    PBEWITHHMACSHA224
    PBEWITHHMACSHA256
    HMACSHA384
    PBEWITHHMACSHA384
    HMACSHA256
    HMACPBESHA1
    HMACSHA224
    HMACMD5
    PBEWITHHMACSHA1
    SSLMACSHA1
    HMACSHA512
    SSLMACMD5
    HMACSHA1

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