HMAC

HMAC

SHA-1 HMAC Generation.

En la criptografia, un HMAC (a voltes expandit com a còdic d'autentificació de mensages en clau-hash o còdic d'autenticació de mensage basat en hash) és una construcció específica per a calcular un còdic d'autentificació de mensage (MAC) que implica una funció hash criptográfica en combinació en una clau criptográfica secreta. Com qualsevol MAC, pot ser utilisat per a verificar simultàneament la integritat de les senyes i la autentificació d'un mensage. Qualsevol funció hash criptográfica, tals com SHA-2 o SHA-3, pot ser utilisada per al càlcul d'un HMAC; l'algoritme MAC resultant es denomina HMAC-SHA2 o HMAC-SHA3 en conseqüència. La força criptográfica de el HMAC depén de la potència criptográfica de la funció de hash subjacent, el tamany de la seua eixida de hash i el tamany i calitat de la clau.

Una funció hash iterativa trenca un mensage en blocs d'un tamany fix i itera sobre ells en una funció de compressió. Per eixemple, SHA-2 i SHA-3 operen en blocs de 512-bit. El tamany de l'eixida de HMAC és el mateix que el de la funció de hash subjacent (entre 224 i 512 bits en el cas de SHA3 dependent de la configuració).

La definició i l'anàlisis de la construcció HMAC es va publicar per primera volta en 1996 per Mihir Bellare, Ran Canetti i Hugo Krawczyk, que també va escriure el RFC 2104. Aixina mateix, este document definix una variant anomenada NMAC que rara volta, o mai, s'utilisa. FIPS PUB 198 generalisa i estandardisa l'us de HMAC. HMAC-SHA1 i HMAC-MD5 s'utilisen dins dels protocols IPsec i TLS pero no són segurs hui dia.

Definició (de RFC 2104)

$\mathit{\text{𝐻𝑀𝐴𝐶}}(K,m)=H((K\oplus opad)||H((K\oplus ipad)||m\left)\right)$

a on:

H és una funció hash criptográfica,

K és una clau secreta reblix a la dreta en zeros adicionals al tamany del bloc d'entrada de la funció hash, o el hash de la clau original si és més llarc que el tamany de bloc,

m és el mensage a ser autenticado,

|| denota concatenació,

⊕ denota disjunció exclusiva (XOR),

opad és la farcidura exterior (0x5c5c5c…5c5c, un bloc de llarc hexadecimal constant),

ipad és la farcidura interior (0x363636…3636, un bloc de llarc hexadecimal constant).

Implementació

El següent pseudocódigo mostra cóm es pot implementar HMAC. El tamany del bloc és de 64 (bytes) quan s'utilisa una de les següents funcions hash: SHA-1, MD5, RIPEMD-128/160.

function hmac (key, message)
    if (length(key) > blocksize) then
        key = hash(key) // claus en més tamany que el bloc s'acurten al tamany just aplicant hash a eixes claus
    end if
    if (length(key) < blocksize) then
        key = key ∥ [0x00 * (blocksize - length(key))] // claus més curtes que el tamany del bloc s'engrandixen en zeros (a on ∥ és la concatenació)
    end if
   
    o_key_pad = [0x5c * blocksize] ⊕ key // Quan el tamany del bloc és el de la funció de hash subjacent
    i_key_pad = [0x36 * blocksize] ⊕ key // A on ⊕ és l'o exclusiu (XOR)
   
    return hash(o_key_pad ∥ hash(i_key_pad ∥ message)) // A on ∥ és la concatenació
end function

El següent és una implementació en Python de HMAC-MD5:

#!/usr/bin/env python

from hashlib import md5

trans_5C = bytearray((x ^ 0x5c) for x in range(256))
trans_36 = bytearray((x ^ 0x36) for x in range(256))
blocksize = md5().block_size # 64


def hmac_md5(key, msg):
    if len(key) > blocksize:
        key = md5(key).digest()
    key = key + bytearray(blocksize - len(key))
    o_key_pad = key.translate(trans_5C)
    i_key_pad = key.translate(trans_36)
    return md5(o_key_pad + md5(i_key_pad + msg).digest())

if __name__ == "__main__":
    #  Est és un eixemple de l'apèndix de la RFC 2104    
    h = hmac_md5(b"Cap", b"what do ya want for nothing?")
    print(h.hexdigest()) # 750c783i6ab0b503eaa86i310a5db738

Python inclou un mòdul hmac, per lo que la funció anterior pot ser reemplaçada per una versió més curta.

import hmac
from hashlib import md5

def hmac_md5(key, msg):
    return hmac.HMAC(key, msg, md5)

El següent còdic és una implementació en PHP de HMAC-SHA1:

function sha1_hmac($key,$data,$blockSize=64,$opad=0x5c,$ipad=0x36) {

    // Claus de més tamany que el bloc s'acurten
    if (strlen($key) > $blockSize) {
        $key = sha1($key,true);	
    }
    
    // Claus més curtes que el tamany de bloc són reblides en zeros a la dreta (concatenat)
    $key       = str_pad($key,$blockSize,chr(0x00),STR_PAD_RIGHT);	
    $o_key_pad = $i_key_pad = '';
    
    for(&#36;i = 0;&#36;i < &#36;blockSize;&#36;i++) {
        &#36;o_key_pad .= chr(ord(substr(&#36;key,&#36;i,1)) ^ &#36;opad);
        &#36;i_key_pad .= chr(ord(substr(&#36;key,&#36;i,1)) ^ &#36;ipad);
    }
    
    return sha1(&#36;o_key_pad.sha1(&#36;i_key_pad.&#36;data,true),true);
}

&#36;hmac = sha1_hmac('key','The quick brown fox jumps over the lazy dog');

PHP inclou una funció HMAC, per lo que l'eixemple anterior pot ser reemplaçat per una versió més curta.

<?php
hash_hmac('sha1', 'The quick brown fox jumps over the lazy dog', 'key');

La següent és una implementació usant QCryptographicHash de Qt <syntaxhighlight lang="cpp"> QByteArray hmacSha256(QByteArray key, const QByteArray& message) { const int blocksize = 64; if (key.length() > blocksize) QCryptographicHash::hash(key, QCryptographicHash::Sha256);

while (key.length() < blocksize) key.append('