2025年消息认证码（消息认证码攻击）

科技前沿 • 2025-04-16 18:19 • 阅读 50

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消息认证码的输入包含：任意长度的消息，密钥（发送者和接收者共享）.输出：固定长度的密钥。

消息认证码的主要功能：

数据完整性：计算MAC时，将消息和密钥进行计算产生MAC值，若数据被第三方攻击者修改则计算的MAC值并不相同，这保证了数据的完整性。
数据真实性：计算MAC时，由于密钥只有发送者和接收者共享，则保证了数据的真实性。若密钥被第三方攻击这窃取则就无法保障数据的真实性。
密码验证：在某些情况下，MAC还可以用作用户密码的验证机制，当合法的用户数据正确密码时，系统可以提取正确的MAC，使用正确的密码和API key所所生成的MAC与存储在服务器上的MAC进行比较，就可以完成密码验证工作。

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重放攻击
攻击者截获网络上的MAC数据包，并将其重新发送到目标用户，欺骗目标用户相信这是合法的通信。比如：
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实验：
```
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```
在上面的代码中，使用了ARP，ICMP和TCP三种不同类型的数据包的处理函数。每种函数根据接收到的数据包构建新的数据包，并使用send或者sendp函数将其发送回网络中。在主程序中执行sniff函数捕获10个数据包，然后对每个数据包进行重放攻击，既实现的三个函数。
中间人攻击
攻击者伪装为合法的通信方，并试图截获或篡改数据包。

下面这个实验使用scapy实现消息认证码的中间人攻击的一个简单案例，该脚本将获取网络上的数据包，篡改身份验证并重放。
内部攻击
当攻击者拿到系统内部权限时，攻击者获取到密钥，从而达到攻击的目的。
差分攻击
攻击者拥有2个或者多个有效的MAC输入，并试图推测出正确结果。这种攻击需要针对具体实现的算法进行分析。

差分攻击需要对加密算法进行分析，在python中有HMAC库支持差分攻击，下面是一个简单的案例：
```
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```
上面的代码使用hmac库来计算SHA-256 HMAC，并通过枚举查找与给定输出匹配的密钥字节。
- 密钥生成算法（Gen）:
  输入：安全参数n，输出：满足特定分布的密钥k
- 消息验证码子算法（Mac）
  输入：密钥k，消息m；输出：MAC标签t，
- 验证子算法（Vrfy）
  输入：密钥k，消息m，标签t；输出：
  
  其中b=1则认证成功，否则失败
消息认证码的消息验证码子算法有两个方法：
- 单向散列函数（）的实现
- 分组密码

单向散列函数HMAC

其中：k是密钥，m是认证消息，XOR是异或运算，opad是外部的填充常数，ipad是内部的填充常数，“+”是连接， H()是哈希函数，比如MD5，SHA1,SHA256等。

MD5-MAC
```
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```
SHA1-MAC
SHA256-MAC

分组密码

CBC-MAC
加密过程：

解密过程：

CBC-MAC的消息认证公式如下：

实验：
```
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```
我们需将此消息进行cbc-mac计算。在发送之前，需要对其进行填充以确保其长度是AES块大小的倍数（在本例中为16字节）。代码如下：
使用pyaes库来计算经过CBC-MAC处理后的数据块，利用循环使整个信息经过处理：
```
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```

参考博客

2025年消息认证码（消息认证码攻击）

单向散列函数HMAC

分组密码

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