HMAC 算法可用于驗(yàn)證在應(yīng)用程序之間傳遞或存儲在潛在易受攻擊位置的信息的完整性。基本思想是生成與共享密鑰組合的實(shí)際數(shù)據(jù)的加密散列。然后，可以使用所得到的散列來檢查所發(fā)送或存儲的消息以確定信任級別，而不發(fā)送秘密密鑰。

簽名消息

new() 函數(shù)創(chuàng)建一個用于計算消息簽名的新對象。此示例使用默認(rèn)的 MD5 散列算法。

```python
hmac_simple.py
import hmac
digest_maker = hmac.new(b'secret-shared-key-goes-here')with open('lorem.txt', 'rb') as f:
    while True:
        block = f.read(1024)
        if not block:
            break
        digest_maker.update(block)digest = digest_maker.hexdigest()print(digest)

運(yùn)行時，代碼讀取數(shù)據(jù)文件并為其計算 HMAC 簽名。

$ python3 hmac_simple.py
4bcb287e284f8c21e87e14ba2dc40b16

可選的摘要類型

盡管默認(rèn)的 hmac 算法是 MD5，但那不是最安全的方法。MD5 摘要算法有一些缺點(diǎn)，例如碰撞？（兩個不同的消息產(chǎn)生了不同的哈希值）。SHA-1 被公認(rèn)為是比較健壯的，應(yīng)該使用它。

hmac_sha.py
import hmac
import hashlib
digest_maker = hmac.new(
    b'secret-shared-key-goes-here',
    b'',
    hashlib.sha1,)with open('hmac_sha.py', 'rb') as f:
    while True:
        block = f.read(1024)
        if not block:
            break

digest_maker.update(block)digest = digest_maker.hexdigest()print(digest)

new() 函數(shù)接受三個參數(shù)值，第一個是密鑰，共享于兩個通信的端點(diǎn)之間，所以兩個端點(diǎn)都使用相同的值。第二個參數(shù)是初始化消息值。如果需要認(rèn)證的消息內(nèi)容非常小，例如時間戳或者 HTTP POST，那么整個消息體可以傳入 new() 而不用 update() 方法。最后一個參數(shù)是要使用的摘要算法。默認(rèn)的是 hashlib.md5，例子中使用的是 hashlib.sha1。

$ python3 hmac_sha.py
dcee20eeee9ef8a453453f510d9b6765921cf099

二進(jìn)制摘要

前一個例子使用了 hexdigest() 方法生成可打印的摘要字符串。這個摘要字符串是由 digest() 方法生成的值的不同表現(xiàn)形式而已，這

hmac_base64.py
import base64
import hmac
import hashlib
with open('lorem.txt', 'rb') as f:
    body = f.read()hash = hmac.new(
    b'secret-shared-key-goes-here',
    body,
    hashlib.sha1,)digest = hash.digest()print(base64.encodestring(digest))

base64 編碼的字符串以換行符結(jié)尾，當(dāng)將字符串嵌入到 HTTP 頭或者其他敏感的上下文中時，經(jīng)常需要將這個換行符刪除。

$ python3 hmac_base64.py
b'olW2DoXHGJEKGU0aE9fOwSVE/o4=\n'

消息簽名的應(yīng)用

HMAC 算法應(yīng)該用于任何公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并且任何數(shù)據(jù)都應(yīng)該存儲在安全性很重要的地方。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)被通過管道或者 socket 發(fā)送的時候，數(shù)據(jù)應(yīng)該被簽名，然后在使用之前驗(yàn)簽。此處給出的擴(kuò)展示例位于文件 hmac_pickle.py。

第一步是創(chuàng)建一個函數(shù)計算一個字符串的摘要，以及一個簡單的類，用于實(shí)例化并通過通信通道傳遞。

hmac_pickle.py
import hashlib
import hmac
import io
import pickle
import pprint
def make_digest(message):
    "Return a digest for the message."
    hash = hmac.new(
        b'secret-shared-key-goes-here',
        message,
        hashlib.sha1,
    )
    return hash.hexdigest().encode('utf-8')class SimpleObject:
    """Demonstrate checking digests before unpickling.
    """
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def __str__(self):
        return self.name

接下來，創(chuàng)建一個 BytesIO 緩沖池代表一個 socket 或者管道。例子中使用了一個原生的，但是很容易解析的，格式化的數(shù)據(jù)流。首先數(shù)據(jù)的摘要和長度被寫入，后面緊跟了一個換行符。對象的序列化形式由 pickle 生成。真實(shí)的系統(tǒng)可能不希望依賴于長度值，因?yàn)槿绻e誤，則長度也是錯誤的。某些不太可能出現(xiàn)在實(shí)際數(shù)據(jù)中的終結(jié)符序列可能更加合適。

然后示例程序中往數(shù)據(jù)流中寫入了兩個對象。第一個是使用正確的摘要值寫入的。

使用緩沖區(qū)模擬可寫套接字或者管道

out_s = io.BytesIO()

往流中寫入一個有效的對象

digest\nlength\npickle

o = SimpleObject('digest matches')
pickled_data = pickle.dumps(o)
digest = make_digest(pickled_data)
header = b'%s %d\n' % (digest, len(pickled_data))
print('WRITING: {}'.format(header))
out_s.write(header)
out_s.write(pickled_data)

第二個寫入流中的對象使用了一個無效的摘要值，摘要值是由其他一些數(shù)據(jù)生成的而不是序列化之后的值。

往流中寫入一個無效的對象

o = SimpleObject('digest does not match')
pickled_data = pickle.dumps(o)
digest = make_digest(b'not the pickled data at all')
header = b'%s %d\n' % (digest, len(pickled_data))
print('\nWRITING: {}'.format(header))
out_s.write(header)
out_s.write(pickled_data)
out_s.flush()

記住數(shù)據(jù)是在 BytesIO 緩沖池中的，它可以再次被讀出。首先讀取帶有摘要和數(shù)據(jù)長度的行。然后使用長度值讀取剩下的數(shù)據(jù)。pickle.load() 可以直接從流中讀取數(shù)據(jù)，但是它假設(shè)一個可信任的數(shù)據(jù)流，而且這個數(shù)據(jù)還不足夠可信能夠反序列化它。從流中讀取序列化值為字符串，而不實(shí)際反序列化更安全。

使用 BytesIO 模擬可讀的 socket 或者管道

in_s = io.BytesIO(out_s.getvalue())

讀取數(shù)據(jù)

while True:
    first_line = in_s.readline()
    if not first_line:
        break
    incoming_digest, incoming_length = first_line.split(b' ')
    incoming_length = int(incoming_length.decode('utf-8'))
    print('\nREAD:', incoming_digest, incoming_length)

一旦序列化數(shù)據(jù)被讀取到內(nèi)存，摘要值可以被重新計算，并且使用 compare_digest() 同傳遞過來的數(shù)據(jù)比較。如果摘要匹配，證明它是安全的去信任數(shù)據(jù)并且反序列化它。

 incoming_pickled_data = in_s.read(incoming_length)
    actual_digest = make_digest(incoming_pickled_data)
    print('ACTUAL:', actual_digest)
    if hmac.compare_digest(actual_digest, incoming_digest):
        obj = pickle.loads(incoming_pickled_data)
        print('OK:', obj)
    else:
        print('WARNING: Data corruption')

輸出表示第一個對象被驗(yàn)證通過，第二個被視為「損壞」。

$ python3 hmac_pickle.py

WRITING: b'f49cd2bf7922911129e8df37f76f95485a0b52ca 69\n'

WRITING: b'b01b209e28d7e053408ebe23b90fe5c33bc6a0ec 76\n'

READ: b'f49cd2bf7922911129e8df37f76f95485a0b52ca' 69
ACTUAL: b'f49cd2bf7922911129e8df37f76f95485a0b52ca'
OK: digest matches

READ: b'b01b209e28d7e053408ebe23b90fe5c33bc6a0ec' 76
ACTUAL: b'2ab061f9a9f749b8dd6f175bf57292e02e95c119'
WARNING: Data corruption

可以在定時攻擊中使用簡單的字符串或字節(jié)比較來比較兩個摘要，以通過傳遞不同長度的摘要來暴露部分或全部秘密密鑰。compare_digest() 實(shí)現(xiàn)了一個快速但是常量時間的比較函數(shù)去防止定時攻擊。

到此這篇關(guān)于Python中HMAC加密算法的應(yīng)用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python HMAC內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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