HMAC的JAVA实现和应用

1、简介：

　　HMACSHA1 是从SHA1 哈希函数构造的一种键控哈希算法，被用作 HMAC（基于哈希的消息验证代码）。 此 HMAC 进程将密钥与消息数据混合，使用哈希函数对混合结果进行哈希计算，将所得哈希值与该密钥混合，然后再次应用哈希函数。 输出的哈希值长度为 160 位。

在发送方和接收方共享机密密钥的前提下，HMAC 可用于确定通过不安全信道发送的消息是否已被篡改。 发送方计算原始数据的哈希值，并将原始数据和哈希值放在一个消息中同时传送。 接收方重新计算所接收消息的哈希值，并检查计算所得的 HMAC 是否与传送的 HMAC 匹配。

因为更改消息和重新生成正确的哈希值需要密钥，所以对数据或哈希值的任何更改都会导致不匹配。 因此，如果原始的哈希值与计算得出的哈希值相匹配，则消息通过身份验证。

SHA-1（安全哈希算法，也称为 SHS、安全哈希标准）是由美国政府发布的一种加密哈希算法。 它将从任意长度的字符串生成 160 位的哈希值。

HMACSHA1 接受任何大小的密钥，并产生长度为 160 位的哈希序列。

2、实现（Java版本）：

 import javax.crypto.Mac;
 import javax.crypto.SecretKey;
 import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

 public class HMACSHA1 {

     private static final String MAC_NAME = "HmacSHA1";
     private static final String ENCODING = "UTF-8";  

     /*
      * 展示了一个生成指定算法密钥的过程 初始化HMAC密钥
      * @return
      * @throws Exception
      *
       public static String initMacKey() throws Exception {
       //得到一个 指定算法密钥的密钥生成器
       KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator =KeyGenerator.getInstance(MAC_NAME);
       //生成一个密钥
       SecretKey secretKey =keyGenerator.generateKey();
       return null;
       }
      */

     /**
      * 使用 HMAC-SHA1 签名方法对对encryptText进行签名
      * @param encryptText 被签名的字符串
      * @param encryptKey  密钥
      * @return
      * @throws Exception
      */
     public static byte[] HmacSHA1Encrypt(String encryptText, String encryptKey) throws Exception
     {
         byte[] data=encryptKey.getBytes(ENCODING);
         //根据给定的字节数组构造一个密钥,第二参数指定一个密钥算法的名称
         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(data, MAC_NAME);
         //生成一个指定 Mac 算法 的 Mac 对象
         Mac mac = Mac.getInstance(MAC_NAME);
         //用给定密钥初始化 Mac 对象
         mac.init(secretKey);  

         byte[] text = encryptText.getBytes(ENCODING);
         //完成 Mac 操作
         return mac.doFinal(text);
     }
 }

3、HMAC在YS开放平台的应用：

（1）、第三方申请接入YS开放平台，获得一个授权ID和一个用于签名的密钥，YS平台后台会记录ID和密钥的关联关系。

（2）、第三方平台在调用YS平台接口时，要求带上授权ID和对调用接口进行签名。

（3）、YS平台通过授权ID获取到对应的密钥进行验签，如果通过则处理请求。

（4）、YS平台允许第三方更新密钥。

4、使用HMAC防伪造：

攻击者截包然后进行重放是常见的攻击手法，使用HMAC能有效防止伪造用户身份进行攻击，过程如下：

（1）、在签名参数中加入时间戳，并在接口调用中带上明文的时间戳。

（2）、后台在接收到请求时验证时间戳和服务器的时间差，如果超过超过时间窗则不予以处理。

由此可见，由于经过了签名，攻击者不能修改包括时间参数在内的任何参数，因此，最多只能在指定的时间窗口内对包未经修改地重放。

5、总结：

　　通信过程中常见的威胁有：篡改、伪造和泄密。HMAC一种用来防篡改和防伪造的有效手段，但不是防泄密的方法，因此，包含了敏感数据的信息还是要经过加密才能传输。此外，对于极为敏感只能进行一次性操作的接口（比如转账），还应带上一次性的token做校验，避免攻击者在时间窗内的连续重放的恶意攻击，最简单的方式还是使用SSL，为防止SSL中间人攻击，如果可能的话，在建立链接的过程中还应主动校验服务器证书的有效性。