2024年4月29日发(作者：)
HMAC-SHA1验证密钥
引言
在计算机科学和信息安全领域，密钥验证是一种常见的技术，用于确保数据的完整
性和真实性。HMAC-SHA1（Hash-based Message Authentication Code with
Secure Hash Algorithm 1）是一种基于散列函数的消息认证码算法，通过结合密
钥和消息来生成一个独特的摘要，用于验证消息的完整性。
本文将详细介绍HMAC-SHA1算法的原理、应用场景以及如何使用该算法进行密钥验
证。
一、HMAC-SHA1算法原理
HMAC-SHA1算法基于SHA-1散列函数和密钥，通过迭代运算生成一个固定长度的摘
要。
1. SHA-1散列函数
SHA-1是一种加密散列函数，将输入数据转换为固定长度（160位）的哈希值。它
具有以下特点：
•
•
•
•
输入数据长度不限制；
输出结果为160位二进制数；
输出结果具有唯一性：不同的输入产生不同的输出；
散列后的结果不可逆：无法从哈希值反推出原始数据。
2. 消息认证码（MAC）
消息认证码是一种用于验证消息完整性和真实性的技术。它通过结合消息和密钥生
成一个摘要，并将该摘要与消息一起传输。接收方可以使用相同的密钥和算法重新
计算摘要，并与接收到的摘要进行比较，从而验证消息是否被篡改。
3. HMAC-SHA1算法
HMAC-SHA1算法结合了SHA-1散列函数和消息认证码的特性，用于生成具有完整性
和真实性保证的摘要。
HMAC-SHA1算法的步骤如下：
1. 将密钥填充至64字节（512位），如果超过64字节则对密钥进行SHA-1散
列；
2. 对填充后的密钥进行异或操作，生成内部密钥；
3. 将内部密钥与消息进行连接，并计算连接后的结果的SHA-1散列值；
4. 将步骤3中计算得到的散列值与内部密钥再次连接，并计算连接后的结果的
SHA-1散列值，即为最终摘要。
二、HMAC-SHA1应用场景
HMAC-SHA1在信息安全领域有广泛应用，以下是一些常见场景：
1. 数字签名
HMAC-SHA1可以用于生成数字签名，确保数据在传输过程中没有被篡改。发送方使
用私钥对数据进行签名，接收方使用公钥验证签名。如果签名验证通过，则说明数
据完整且真实。
2. API认证
HMAC-SHA1常用于API认证，确保请求的完整性和真实性。API提供者将密钥提供
给合法的客户端，客户端使用密钥对请求参数进行签名，API接收方使用相同的密
钥验证签名。
3. 密码存储
HMAC-SHA1可用于存储密码的安全性。在用户注册或更改密码时，将用户输入的密
码与随机生成的盐值进行连接，并进行HMAC-SHA1计算得到摘要。将摘要存储在数
据库中，而不是明文密码。当用户登录时，将输入的密码与盐值进行同样的操作，
并与数据库中存储的摘要进行比较。
三、使用HMAC-SHA1验证密钥
以下是使用HMAC-SHA1算法验证密钥的示例代码（使用Python语言）：
import hmac
import hashlib
def verify_key(key, message, expected_digest):
# 将密钥填充至64字节
if len(key) > 64:
key = 1(key).digest()
elif len(key) < 64:
key += b'x00' * (64 - len(key))
# 计算内部密钥
inner_key = bytes([x ^ 0x36 for x in key])
outer_key = bytes([x ^ 0x5C for x in key])
# 计算连接后消息的SHA-1散列值
inner_digest = (inner_key, message, 1).digest()
# 计算连接后散列值的SHA-1散列值
outer_digest = (outer_key, inner_digest, 1).digest()
# 验证摘要是否与期望值一致
return outer_digest == expected_digest
# 示例使用
key = b'my_secret_key'
message = b'Hello World'
expected_digest = b'x9ex8bx8fx7dxa6x13x3dxe6x8cxa0xb6xe5x31xf9x
b3x7fxf6xf4xe6xd2'
result = verify_key(key, message, expected_digest)
print(result)
# 输出：True
四、总结
HMAC-SHA1是一种常用的消息认证码算法，用于验证数据的完整性和真实性。它结
合了SHA-1散列函数和密钥，通过迭代运算生成一个固定长度的摘要。
本文介绍了HMAC-SHA1算法的原理、应用场景以及如何使用该算法进行密钥验证。
通过了解HMAC-SHA1算法，我们可以更好地应用它来保护数据安全和防止篡改。
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