一、简述

  mac（Message Authentication Code，消息认证码算法）是含有密钥散列函数算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基础上加上了密钥。因此MAC算法也经常被称作HMAC算法。关于hmac算法的详情可以参看RFC 2104(http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt)，这里包含了HmacMD5算法的C语言实现。

  这里需要说明的是经过mac算法得到的摘要值也可以使用十六进制编码表示，其摘要值得长度与实现算法的摘要值长度相同。例如 HmacSHA算法得到的摘要长度就是SHA1算法得到的摘要长度，都是160位二进制数，换算成十六进制的编码为40位。

二、模型分析

甲乙双方进行数据交换可以采取如下流程完成

1、甲方向乙方公布摘要算法（就是指定要使用的摘要算法名）

2、甲乙双方按照约定构造密钥，双方拥有相同的密钥（一般是一方构造密钥后通知另外一方，此过程不需要通过程序实现，就是双方约定个字符串，但是这个字符串可不是随便设定的，也是通过相关算法获取的）

3、甲方使用密钥对消息做摘要处理，然后将消息和生成的摘要消息一同发送给乙方

4、乙方收到消息后，使用甲方已经公布的摘要算法+约定好的密钥 对收到的消息进行摘要处理。然后比对自己的摘要消息和甲方发过来的摘要消息。甄别消息是否是甲方发送过来的

三、MAC系列算法支持表

package com.main; import java.security.Security; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; import org.bouncycastle.util.encoders.Hex; / * MAC消息摘要组件 * @author kongqz * */ public class HAMC { ///HmacMD5/// / * 初始化HmacMD5的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacMD5Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD5"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacMD5消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacMD5(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD5"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } / * HmacMD2Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacMD5Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacMD5(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } ///HmacSHA1// / * 初始化HmacSHA1的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHAKey() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA1"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacSHA1消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA1"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///HmacSHA256// / * 初始化HmacSHA256的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHA256Key() throws Exception{ Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacSHA256消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA256(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA256"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///HmacSHA384// / * 初始化HmacSHA384的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHA384Key() throws Exception{ Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA384"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacSHA384消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA384(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA384"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///HmacSHA512// / * 初始化HmacSHA512的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHA512Key() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA512"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacSHA512消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA512(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA512"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///HmacMD2-BouncyCastle才支持的实现// / * 初始化HmacMD2的密钥 * @return byte[] 密钥 * */ public static byte[] initHmacMD2Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD2"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacMD2消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacMD2(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD2"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } / * HmacMD2Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacMD2Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacMD2(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } ///HmacMD4-BouncyCastle才支持的实现// / * 初始化HmacMD2的密钥 * @return byte[] 密钥 * */ public static byte[] initHmacMD4Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD4"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacMD4消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacMD4(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD4"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } / * HmacMD4Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacMD4Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacMD4(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } ///HmacSHA224-BouncyCastle才支持的实现// / * 初始化HmacSHA224的密钥 * @return byte[] 密钥 * */ public static byte[] initHmacSHA224Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA224"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } / * HmacSHA224消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA224(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA224"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } / * HmacSHA224Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacSHA224Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacSHA224(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } / * 进行相关的摘要算法的处理展示 * @throws Exception * / public static void main(String[] args) throws Exception { String str="00" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "099999" + "0"; //初始化密钥 byte[] key1=HAMC.initHmacMD5Key(); //获取摘要信息 byte[] data1=HAMC.encodeHmacMD5(str.getBytes(), key1); String datahex1=new String(Hex.encode(data1)); System.out.println("原文："+str); System.out.println(); System.out.println("Bouncycastle HmacMD5的密钥内容和长度:"+key1.toString()+"--"+key1.length); System.out.println("Bouncycastle HmacMD5算法摘要："+data1.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD5算法摘要HEX："+datahex1.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key2=HAMC.initHmacSHA256Key(); //获取摘要信息 byte[] data2=HAMC.encodeHmacSHA256(str.getBytes(), key2); String datahex2=new String(Hex.encode(data2)); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA256的密钥:"+key2.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA256算法摘要："+data2.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA256算法摘要HEX："+datahex2); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key3=HAMC.initHmacSHAKey(); //获取摘要信息 byte[] data3=HAMC.encodeHmacSHA(str.getBytes(), key3); String datahex3=new String(Hex.encode(data3)); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA1的密钥:"+key3.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA1算法摘要："+data3.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA1算法摘要HEX："+datahex3); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key4=HAMC.initHmacSHA384Key(); //获取摘要信息 byte[] data4=HAMC.encodeHmacSHA384(str.getBytes(), key4); String datahex4=new String(Hex.encode(data4)); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA384的密钥:"+key4.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA384算法摘要："+data4.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA384算法摘要HEX："+datahex4); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key5=HAMC.initHmacSHA512Key(); //获取摘要信息 byte[] data5=HAMC.encodeHmacSHA512(str.getBytes(), key5); System.out.println("HmacSHA512的密钥:"+key5.toString()); System.out.println("HmacSHA512算法摘要："+data5.toString()); System.out.println(); System.out.println("================以下的算法支持是bouncycastle支持的算法，sun java6不支持======================="); //初始化密钥 byte[] key6=HAMC.initHmacMD2Key(); //获取摘要信息 byte[] data6=HAMC.encodeHmacMD2(str.getBytes(), key6); String datahex6=HAMC.encodeHmacMD2Hex(str.getBytes(), key6); System.out.println("Bouncycastle HmacMD2的密钥:"+key6.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD2算法摘要："+data6.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD2Hex算法摘要："+datahex6.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key7=HAMC.initHmacMD4Key(); //获取摘要信息 byte[] data7=HAMC.encodeHmacMD4(str.getBytes(), key7); String datahex7=HAMC.encodeHmacMD4Hex(str.getBytes(), key7); System.out.println("Bouncycastle HmacMD4的密钥:"+key7.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD4算法摘要："+data7.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要："+datahex7.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key8=HAMC.initHmacSHA224Key(); //获取摘要信息 byte[] data8=HAMC.encodeHmacSHA224(str.getBytes(), key8); String datahex8=HAMC.encodeHmacSHA224Hex(str.getBytes(), key8); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224的密钥:"+key8.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224算法摘要："+data8.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224算法摘要："+datahex8.toString()); System.out.println(); } } 

原文：00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Bouncycastle HmacMD5的密钥内容和长度:[B@2fb212f0--64 Bouncycastle HmacMD5算法摘要：[B@53f96306 Bouncycastle HmacMD5算法摘要HEX：e83aeb659dfa465bd34e Bouncycastle HmacSHA256的密钥:[B@450b9338 Bouncycastle HmacSHA256算法摘要：[B@7aee64f1 Bouncycastle HmacSHA256算法摘要HEX：2d211a42cb3fb68cd36255f9af4ef614eea6c8bd333bf3e6e0b79d87 Bouncycastle HmacSHA1的密钥:[B@592bf469 Bouncycastle HmacSHA1算法摘要：[B@54bb473b Bouncycastle HmacSHA1算法摘要HEX：c0b485cf6579d103af3159bc6ee Bouncycastle HmacSHA384的密钥:[B@d Bouncycastle HmacSHA384算法摘要：[B@395e7bc4 Bouncycastle HmacSHA384算法摘要HEX：cae75e5a2ce20d18bf0f8dbe060acfa5d2bb15cca1d0e53743f1e84ee53ad7dbcde HmacSHA512的密钥:[B@5689a400 HmacSHA512算法摘要：[B@666e2862 ================以下的算法支持是bouncycastle支持的算法，sun java6不支持======================= Bouncycastle HmacMD2的密钥:[B@fca1ca Bouncycastle HmacMD2算法摘要：[B@49e1d547 Bouncycastle HmacMD2Hex算法摘要：2fad1ddef0a1d4d9e7bed45c4b714ae5 Bouncycastle HmacMD4的密钥:[B@2ebaa4a4 Bouncycastle HmacMD4算法摘要：[B@5f8f22f3 Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要：3f41ccbf594e0170f7073e8c756aa039 Bouncycastle HmacSHA224的密钥:[B@100a384 Bouncycastle HmacSHA224算法摘要：[B@50ef2f9f Bouncycastle HmacSHA224算法摘要：f7d0e74f5c965fc05deccf0867e9cf348a1e9569b07353 

HMAC的特点，任意的消息大小；固定的输出长度；

HmacMD5算法摘要HEX：e83aeb659dfa465bd34e//32*4=128位

Bouncycastle HmacSHA1算法摘要HEX：c0b485cf6579d103af3159bc6ee//40*4=160位

Bouncycastle HmacSHA256算法摘要HEX：2d211a42cb3fb68cd36255f9af4ef614eea6c8bd333bf3e6e0b79d87//64*4=256

A=[msg || key]还是B=[key || msg]，前缀和后缀的做法，前缀不可缺，有前缀的攻击，参考《深入浅出密码学——常用加密技术原理与应用》马小婷的，后缀也有一种构建冲突攻击参考《深入浅出密码学——常用加密技术原理与应用》马小婷。

HMAC方案是由一个内部哈希和一个外部哈希组成，他是Mihir Bellare、Ran Canetti和Hugo Krawczyk于1996年提出的。最大的一个有点就是存在安全证明。

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