• 《图解密码技术》第八章
  • 认证加密
  • HMAC详细介绍
    • 什么是HMAC
    • HMAC的步骤
  • 对消息认证码的攻击
    • 重放攻击
    • 密钥推测攻击
  • 消息认证码无法解决的问题
    • 对第三方证明
    • 防止否认

《图解密码技术》第八章

• 重放攻击：replay attack
• 否认：repudiation，防止否认：nonrepudiation

认证加密

认证加密简称AE或AEAD，将对称密码与消息认证码相结合，同时满足机密性、完整性和认证三大功能的机制

• Encrypt-then-MAC：将明文用对称密码加密，计算密文的MAC值
• Encrypt-and-MAC：将明文用对称密码加密，并对明文计算MAC值
• MAC-then-Encrypt：先计算明文的MAC值，然后将明文和MAC值同时用对称密码加密
• GCM与GMAC
  • GCM：Galois/Counter Mode，使用AES等128比特 的分组密码的CTR模式，使用一个反复加法和乘法运算的散列函数来计算MAC值。
    • CTR模式本质是对递增的计数器值进行加密，因此可以通过对若干分组进行并行处理来提高运行速度
  • 专门用于消息认证码的GCM被称为GMAC，GCM和CCM都要被列为推荐使用的认证加密方式

HMAC详细介绍

什么是HMAC

HMAC是一种是用单向散列函数来构造消息认证码的方法，任何高强度的单向散列函数都可以被用与HMAC.

e.g：HMAC-SHA1、HMAC-SHA-224

HMAC的步骤

对消息认证码的攻击

重放攻击

(重复发送100次100万的转账就称为1亿),防御重放攻击：

• 序号

  约定每次发对消息赋予一个递增的序号，并且计算MAC值时将序号也包含在消息中。但每个通信对象都需要记录最后一个消息的序号.

• 时间戳

  约定在发送消息时包含当前的时间，如果收到之前的消息，即使MAC正确也将其当做错误的消息来处理，这样就能防御重放攻击。考虑到通信延时，还是会存在可以进行重放攻击的空间.

• nonce

  接收者先向发送者发送一个一次性的随机数，称为nonce，发送者在消息中包含这个nonce并计算MAC值， 每次通信的nonce都不一样，所以无法重放攻击。但是通信的数据量回增加.

密钥推测攻击

对消息认证码也可以暴力破解和生日攻击

对与消息认证码，应保证不能根据MAC值推测出通信双方使用的密钥

即在省城消息认证码所使用的密钥时，必须使用密码学安全的、高强度的伪随机数生成器.

消息认证码无法解决的问题

对第三方证明

能够计算出正确MAC的只有Alice和Bob，在双方通信时，可以断定是对方计算了MAC值，但是第三方，Alice或Bob不能证明是对方计算了MAC值，而不是自己

防止否认

Alice给Bob发送了消息，Alice否认了，因为无法向第三方证明，所以无法防止否认.