Question

这将是一个很长的问题，但我有一个非常奇怪的错误。我在C ++中使用OpenSSL来计算HMAC并使用javax.crypto.Mac将它们与simular实现进行比较。对于某些密钥，HMAC计算是正确的，而对于其他密钥，HMAC存在差异。我相信当密钥变大时会出现问题。以下是详细信息。

以下是C ++最重要的代码：

void computeHMAC(std::string message, std::string key){
    unsigned int digestLength = 20;
    HMAC_CTX hmac_ctx_;
    BIGNUM* key_ = BN_new();;

    BN_hex2bn(&key_, key); 

    unsigned char convertedKey[BN_num_bytes(key_)];
    BIGNUM* bn = BN_new();

    HMAC_CTX_init(&hmac_ctx_);

    BN_bn2bin(bn, convertedKey);
    int length = BN_bn2bin(key_, convertedKey);

    HMAC_Init_ex(&hmac_ctx_, convertedKey, length, EVP_sha1(), NULL);

/*Calc HMAC */
    std::transform( message.begin(), message.end(), message.begin(), ::tolower);
    unsigned char digest[digestLength];

    HMAC_Update(&hmac_ctx_, reinterpret_cast<const unsigned char*>(message.c_str()),
      message.length());
    HMAC_Final(&hmac_ctx_, digest, &digestLength);
    char mdString[40];
    for(unsigned int i = 0; i < 20; ++i){
        sprintf(&mdString[i*2], "%02x", (unsigned int)digest[i]);
    }
     std::cout << "\n\nMSG:\n" << message << "\nKEY:\n" + std::string(BN_bn2hex(key_)) + "\nHMAC\n" + std::string(mdString) + "\n\n";
}

java测试如下所示：

public String calculateKey(String msg, String key) throws Exception{

    HMAC = Mac.getInstance("HmacSHA1");

    BigInteger k = new BigInteger(key, 16);

    HMAC.init(new SecretKeySpec(k.toByteArray(), "HmacSHA1"));

    msg = msg.toLowerCase();
    HMAC.update(msg.getBytes());
    byte[] digest = HMAC.doFinal();

    System.out.println("Key:\n" + k.toString(16) + "\n");
    System.out.println("HMAC:\n" + DatatypeConverter.printHexBinary(digest).toLowerCase() + "\n");

    return DatatypeConverter.printHexBinary(digest).toLowerCase();
}

一些使用不同键的测试运行（所有字符串都被解释为十六进制）：

密钥1： 736A66B29072C49AB6DC93BB2BA41A53E169D14621872B0345F01EBBF117FCE48EEEA2409CFC1BD92B0428BA0A34092E3117BEB4A8A14F03391C661994863DAC1A75ED437C1394DA0741B16740D018CA243A800DA25311FDFB9CA4361743E8511E220B79C2A3483FCC29C7A54F1EB804481B2DC87E54A3A7D8A94253A60AC77FA4584A525EDC42BF82AE2A1FD6E3746F626E0AFB211F6984367B34C954B0E08E3F612590EFB8396ECD9AE77F15D5222A6DB106E8325C3ABEA54BB59E060F9EA0

消息：测试

Hmac OpenSSL： b37f79df52afdbbc4282d3146f9fe7a254dd23b3

Hmac Java Mac： b37f79df52afdbbc4282d3146f9fe7a254dd23b3

键2：636A66B29072C49AB6DC93BB2BA41A53E169D14621872B0345F01EBBF117FCE48EEEA2409CFC1BD92B0428BA0A34092E3117BEB4A8A14F03391C661994863DAC1A75ED437C1394DA0741B16740D018CA243A800DA25311FDFB9CA4361743E8511E220B79C2A3483FCC29C7A54F1EB804481B2DC87E54A3A7D8A94253A60AC77FA4584A525EDC42BF82AE2A1FD6E3746F626E0AFB211F6984367B34C954B0E08E3F612590EFB8396ECD9AE77F15D5222A6DB106E8325C3ABEA54BB59E060F9EA0

消息：测试

Hmac OpenSSL： bac64a905fa6ae3f7bf5131be06ca037b3b498d7

Hmac Java Mac： bac64a905fa6ae3f7bf5131be06ca037b3b498d7

键3：836A66B29072C49AB6DC93BB2BA41A53E169D14621872B0345F01EBBF117FCE48EEEA2409CFC1BD92B0428BA0A34092E3117BEB4A8A14F03391C661994863DAC1A75ED437C1394DA0741B16740D018CA243A800DA25311FDFB9CA4361743E8511E220B79C2A3483FCC29C7A54F1EB804481B2DC87E54A3A7D8A94253A60AC77FA4584A525EDC42BF82AE2A1FD6E3746F626E0AFB211F6984367B34C954B0E08E3F612590EFB8396ECD9AE77F15D5222A6DB106E8325C3ABEA54BB59E060F9EA0

消息：测试

Hmac OpenSSL： c189c637317b67cee04361e78c3ef576c3530aa7

Hmac Java Mac： 472d734762c264bea19b043094ad0416d1b2cd9c

如数据所示，当密钥变大时，会发生错误。如果不知道哪个实现有问题。我也尝试过更大的按键和更小的按键。我还没确定确切的门槛。谁能发现问题？是否有人能够通过使用不同的软件进行模拟来告诉我哪种HMAC在最后一种情况下是错误的，或者任何人都可以告诉我可以使用哪种第三种实施来检查我的？

亲切的问候，

Roel Storms

Answer 1

在Java中将十六进制字符串转换为BigInt时，它假定数字为正（除非字符串包含-符号）。

但它的内部表现是两个补码。这意味着一位用于符号。

如果您要转换的值以00和7F之间的十六进制开头，那么这不是问题。它可以直接转换字节，因为最左边的位为零，这意味着该数字被认为是正数。

但是如果要转换以80到FF开头的值，则最左边的位为1，这将被视为负数。为避免这种情况，并保持BigInteger值与提供的值完全相同，它会在开头添加另一个零字节。

因此，在内部，7ABCDE等数字的转换是字节数组

0x7a 0xbc 0xde

但是FABCDE之类的数字的转换（只有第一个字节不同！）是：

0x00 0xfa 0xbc 0xde

这意味着对于以80-FF范围内的字节开头的键，BigInteger.toByteArray()不会生成与C ++程序生成的数组相同的数组，而是生成一个字节长的数组。

有几种方法可以解决这个问题 - 比如使用自己的十六进制到字节数组解析器或在某个库中查找现有的解析器。如果你想使用BigInteger生成的那个，你可以这样做：

BigInteger k = new BigInteger(key, 16);
byte[] kByteArr = k.toByteArray();
if ( kByteArr.length > (key.length() + 1) / 2 ) {
    kByteArr = Arrays.copyOfRange(kByteArr,1,kByteArr.length);
}

现在您可以使用kByteArr正确执行操作。

你应该注意的另一个问题是长度为奇数的键。通常，您不应该有一个奇数长度的十六进制八位字符串。像F8ACB这样的字符串实际上是0F8ACB（它不会在BigInteger中产生额外的字节），应该这样解释。这就是我在公式中写(key.length() + 1)的原因 - 如果键是奇数长度，它应该被解释为一个八位字节更长。如果你编写自己的十六进制到字节数组转换器，这一点也很重要 - 如果长度是奇数，你应该在开始转换之前在开头添加一个零。

Java Mac HMAC vs C ++ OpenSSL hmac

1 个答案: