HMAC认证协议的单片机实现

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作者：北京航空航天大学武斌夏宇闻绍寅亮时间：2007-08-20来源：单片机与嵌入式系统应用收藏

　　摘要：HMAC是一种基于密钥的Hash算法的认证协议，可以应用于电子商务领域。我们通过国有自主知识产权的单片机ZQ032SA，实现了以MD5算法为核心的HMAC协议，并把它调用于IP电话计费认证系统。

关键词：HMAC ZQ032SA（6805） MD5 IP电话

引言

　　在开放的通信和计算机系统中，建立安全可靠的电子商务平台是十分重要的。通常需要通过加密的方法对客户的有关信息，如密码、合同等加以保护，使之不被盗取或篡改。当客户提出服务申请时，必须对客户身份的合法性、报文的完整性进行确认。

　　HMAC（Keyed-Hashing for Message Authentication）是一个公开的协议。它是一种基于密钥的报文完整性的验证方法，其安全性是建立在Hash算法基础上的。它要求通信双方共享密钥、约定算法、对报文进行Hash运算，如MD5、SHA、RIPEMD等，形成固定长度的认证码。通信双方通过认证码的校验来确定报文的合法性。这个协议可以用来作加密、数字签名、报文验证等。

　　利用HMAC协议可以建立一个身份认证的电子商务平台，客户和服务端双方需要预先约定唯一的公钥和加密算法；客户单方面保留自己密码作为密钥，服务端只保留公钥和认证码。这个认证码是密钥经HMAC协议加密得到定长码字。当客户提出服务申请时，应提交钥和密钥的认证码。服务端通过公钥确认客户的基本身份，再检验认证码确定客户的合法性。这样，客户的私密信息在服务端、传输媒介中都是加密隐藏的。

　　我们利用服务器建立了服务端的模拟用户数据库，单片机实现客户端的加密算法，电话线作为传输介质，实现了HMAC协议在IP电话计费系统中的应用。

1 HMAC的算法原理

1.1 HMAC算法定义

用公式表示如下：

　　HMAC=H（key xor opad,H(key xor ipad,text)）

　　H（X，Y）代表对X+Y的消息进行一种Hash运算；

　　ipad代表重复B次的单字节十六进制常数0x36；

　　opad代表重复B次的单字节十六进行常数0x5c；

　　key代表64字节的字符串，由密钥组成，不足的补0；

　　text代表任意长度文本。

　　密钥≥L字节。当大于B时，先经Hash计算形成L字节的秘钥（B是Hash算法中一次迭代运算的数据块字节数；L是Hash算法形成报文摘要的字节数）。

　　HMAC协议定义了迭代两次的Hash加密算法，最终形成报文摘要（DIGEST）值就是认证码。基于算法的可靠性、安全性和易于计算机实现特性，先用Hash中的MD5算法实现HMAC，其B=64,L=16。