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HMAC（Hash-based Message Authentication Code）基于 hash 的消息验证码，是 安全通信中必要的组成部件。
主要是 防止消息被篡改，和对称加密一起保护数据通信的 完整性。
参考HMAC实现规范，基于的 Hash 算法可以是 md5，sha1，sha-2（sha256，sha385，sha512）等；
在不考虑 hash算法具体实现的情况下，其实现原理图如下：
1）密钥填充：
如果密钥比Hash函数的分组长度(block_size)要长，则要用Hash函数求出密钥的散列值，然后将这个散列值用作HMAC的密钥。
如果密钥比分组长度要短，就在末尾填充0，直到其长度达到单向散列函数的分组长度为止。
注：散列值长度digest_size 一般都会短于 分组长度block_size，因此，实际上 长于分组长度计算散列值之后，仍然需要在尾部填0。
2）填充后的密钥与ipad的XOR 将填充后的密钥，与被称为ipad的比特序列进行XOR运算。
ipad是将00110110这一比特序列（即16进制的36） 不断循环反复直到达到分组长度所形成的比特序列。其中：ipad的i 是inner的意思。
XOR运算所得到的值，就是一个和单向散列函数的分组长度相同，且和密钥相关的比特序列。这里我们将这个比特序列成为ipadkey。
3）与消息结合 将ipadkey与消息进行组合，也就是将和密钥相关的比特序列(ipadkey)附加在消息的开头。
4）计算散列值 将步骤3的结果输入单向散列函数，并计算出散列值。
5）填充后的密钥与opad的XOR 将填充后的密钥与被称为opad的比特序列进行XOR运算。
opad是将01011100这一比特序列（即十六进制5C）不断循环反复直到达到分组长度所形成的比特序列，其中opad的o是outer的意思。
XOR运算所得到的结果也是一个和单向散列函数的分组长度相同，且和密钥相关的比特序列。这里我们将这个比特序列称为opadkey。
6）与散列值组合 opadkey附加在步骤4的散列值前面。
7）计算散列值 将步骤6的结果输入单向散列函数，并计算出散列值。这个值就是最终的MAC值。
在 Python 中， 直接提供了 hmac 库实现相关操作。
如下所示，是yvivid基于 hmac库的一个实现。
更多hmac库的使用，请参考 python doc。
基于HMAC的原理，是否可以在已有 hash算法上，自己实现 HMAC算法。
下面是 yvivid 在 Python上，基于 hashlib库（hash算法）的基础上，HMAC自行编码的一个实现的。
1）由于 需要 XOR是实现，因此 使用了 int 和 bytes的转换，写的不是很简洁（逻辑电路的思维）。
2） i_key_pad 和 o_key_pad 实际上展开到 block_size长度了。
注：其实 在自己实现时，还没注意到 python的 hmac 库，结果是自己摸索 和 openssl输出进行对比分析的。
大家可自己分析 Python36\Lib\hmac.py 的代码。部分处理比我写的简洁，使用了 bytes的 ljust，translate特性。
但只有自己实现 才能感觉到其真实的原理。
1）填充阶段，尤其是 分组长度block_size 和 摘要（散列值）长度digest_size，
描述的概念比较混淆，导致编写代码过程走了弯路。
分组长度block_size 是 Hash 处理输入数据时，是按照 block_size大小来分块（block）处理的。
摘要（散列值）长度digest_size 是 Hash完成后，输出的 摘要（散列值）字节长度。
2）XOR 阶段，yvivid的实现采用了并行的思路，基于整数 的异或操作（python语法的 ^）。
3）Python 语法方面，对于 bytes 还是不熟悉，需要进一步学习。
| 单向散列函数 | 分组长度 block_size | 摘要长度digest_size |
| MD5 | 64 Bytes (512bit) | 16 Bytes (128bit) |
| SHA1 | 64 Bytes (512bit) | 20 Bytes (160bit) |
| SHA256 | 64 Bytes (512bit) | 32 Bytes (256bit) |
| SHA512 | 128 Bytes (1024bit) |
64 Bytes (512bit) |
HMAC原理是公共的，但 python代码实现（尤其是 基于hashlib下 自己的编写），是基于本人在 python 实现，转载请声明出处。
https://www.cnblogs.com/yvivid/p/hmac_basic.html
1) 图解密码技术(第3版) ，[日]结城浩；
学习笔记：http://flamepeak.com/2016/11/23/tu-jie-mi-ma-ji-shu-authentication20161123/
2) Python 3.6.8 documentation / Library Reference
hashlib — Secure hashes and message digests
hmac — Keyed-Hashing for Message Authentication
HMAC（Hash-based Message Authentication Code）实现原理
标签：异或 message 组合 散列 密钥 blog 导致 cat python3
原文地址：https://www.cnblogs.com/yvivid/p/hmac_basic.html
