数字签名----消息验证码 HMAC

蔚落 2022-10-24 13:30 222阅读 0赞

## 一、概念 ##

HMAC 全称（Hash-based Message Authentication Code，即基于Hash的消息的认证码）。 - 基本过程为对某个消息，利用提前共享的对称密钥和Hash算法进行加密处理，得到HMAC值。 - 该HMAC值提供方可以证明自己拥有共享密钥的对称密钥，并且消息自身可以利用HMAC确保未经篡改。

## 二、为什么不直接使用哈希值来进行校验 ##

每个数据哈希值唯一，数据被伪造篡改后，哈希值改变。

例如： xxxxx?name=hahah&hash=547779D1FBA9B6BB0B9AD6F79498228E
    假设：hahah 对应哈希值547779D1FBA9B6BB0B9AD6F79498228E

如果同时篡改name和对应的哈希值，则无法验证是否数据被篡改

例如： xxxxx?name=ahahaha&hash=B9AD6F79498228E547779D1FBA9B6BB0
    假设：ahahaha对应哈希值B9AD6F79498228E547779D1FBA9B6BB0

## 三、过程 ##

1、A端将共享密钥分发（B、C端）；  
2、A端获取要发送的数据的哈希值hashA；  
3、A端将hashA通过共享密钥进行加密生成签名；  
4、A端发送数据（原始数据、签名）发送给B端  
5、B端接收数据，将原始数据按照相同规则生成hash值hashB  
6、B端对A端发送的签名进行解密，得到hashA  
7、B端对hashB和hashA进行对比，验证，相同则没有被伪造。

## 四、项目实战 ##

package com.spring.util;
    
    import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
    import sun.misc.BASE64Encoder;
    
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.Mac;
    import javax.crypto.SecretKey;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    import java.security.InvalidKeyException;
    import java.security.NoSuchAlgorithmException;
    import java.util.TreeMap;
    
    /**
     * 签名、校验接口
     *
     * @author yilei
     * @className SignatrueTest
     * @date 2021/1/30 17:33
     **/
    public class SignatrueUtils {
    
        public static final String MAC_ALGORITHM_DEFAULT = "HmacSHA1";
    
        /**
         * 密钥生成器（手动保存）
         *
         * @param
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-01-30 15:12
         */
        public static String generateSecret() throws NoSuchAlgorithmException {
            //String secretKey = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "");
            // 得到一个 指定算法密钥的密钥生成器
            KeyGenerator gen = KeyGenerator.getInstance(MAC_ALGORITHM_DEFAULT);
            //生成一个密钥
            SecretKey secretKey = gen.generateKey();
            byte[] encoded = secretKey.getEncoded();
            String encBase64 = new BASE64Encoder().encode(encoded);
            return encBase64;
        }
    
        /**
         * 签名生成器
         *
         * @param data      明文消息
         * @param secretKey 密钥
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-01-30 15:14
         */
        public static String getSignature(String data, String secretKey) {
            return hamcsha1(data.getBytes(), secretKey.getBytes());
        }
    
        /**
         * 签名验证
         *
         * @param secretKey 密钥
         * @param signatrue 签名
         * @param data      明文消息
         * @return boolean
         * @author yilei
         * @date 2021-01-30 15:18
         */
        public static boolean verifySignature(String secretKey, String signatrue, String data) {
            if (StringUtils.isBlank(secretKey)) {
                return false;
            }
            return StringUtils.equals(signatrue, hamcsha1(data.getBytes(), secretKey.getBytes()));
        }
    
        /**
         * 获取基于哈希的消息验证代码
         *
         * @param data 消息内容字节数组
         * @param key  签名密钥字节数组
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-01-30 15:15
         */
        private static String hamcsha1(byte[] data, byte[] key) {
            try {
                SecretKeySpec signingKey = new SecretKeySpec(key, MAC_ALGORITHM_DEFAULT);
                Mac mac = Mac.getInstance(MAC_ALGORITHM_DEFAULT);
                mac.init(signingKey);
                return byte2hex(mac.doFinal(data));
            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InvalidKeyException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 字节数组转16进制
         *
         * @param b 字节数组
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-01-30 15:16
         */
        public static String byte2hex(byte[] b) {
            StringBuilder hs = new StringBuilder();
            String stmp;
            for (int n = 0; b != null && n < b.length; n++) {
                stmp = Integer.toHexString(b[n] & 0XFF);
                if (stmp.length() == 1) {
                    hs.append('0');
                }
                hs.append(stmp);
            }
            return hs.toString().toUpperCase();
        }
    
        public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
            // 1、获取分配密钥
            String secretKey = generateSecret();
            System.out.println("密钥：" + secretKey);
    
            // 2、参数按指定规则生成初步签名(这里先进行MD5加密，双重加密更安全）
            TreeMap<String, String> stringStringTreeMap = new TreeMap<>();
            stringStringTreeMap.put("a", "aaaaaa");
            stringStringTreeMap.put("daaaa", "202020202");
            stringStringTreeMap.put("ab", "2111111");
            stringStringTreeMap.put("beee", "100.00");
            System.out.println("需要进行签名的参数 " + stringStringTreeMap);
            String message = MD5Utils.encodeSign(stringStringTreeMap);
            System.out.println("初步签名:" + message);
    
            //3、通过HMACSHA1，生成最终签名
            String signatrue = getSignature(message, secretKey);
            System.out.println("最终签名signatrue：" + signatrue);
    
            // 4、将消息和签名同时传送，接收方进行校验签名
            System.out.println("签名验证结果：" + verifySignature(secretKey, signatrue, message));
    
        }
    }