Hash函数(消息认证)

第11章 密码学Hash函数Crytographic Hash Functions课程内容大纲1. 引言第一部分：对称密码2. 传统加密技术第三部分：密码学数据完整性算法11.密码学Hash函数3. 分组密码与数据加密标准（DES） 12.消息认证码（MAC） 4. 数论与有限域的基本概念 13.数字签名 5. 高级加密标准（AES） 6. 分组密码的工作模式 7. 伪随机数的产生和流密码第四部分：相互信任14.密钥管理与分发 15.用户认证第二部分：公钥密码8. 数论入门 9. 公钥密码学与RSA 10. 密钥管理和其他公钥密码体制讲课内容11.1 密码学Hash函数的应用 11.2 两个简单的Hash函数 11.3 需求和安全性、安全Hash函数结构 11.4 基于分组密码链接的Hash函数 11.5 安全Hash算法（SHA） 补充：Hash函数MD511.1 密码学Hash函数的应用Hash函数定义• (单词"hash"的翻译：哈希、杂凑、散列、… ) • Hash函数H是一公开函数，用于将任意长的消息 M映射为较短的、固定长度的一个值H(M)。

称函 值H(M)为杂凑值、杂凑码或消息摘要 M → h = H(M)• 在安全应用中使用的Hash函数称为密码学Hash 函数（cryptographic hash function）Hash函数特点• Hash值 H(M) 是消息中所有 比特的函数，因此提供了一 种错误检测能力，即改变消 息中任何一个比特或几个比 特都会使杂凑码发生改变。

Hash函数的应用（1）消息认证 （2）数字签名 （3）其它一些应用Hash函数应用之一：消息认证• 消息认证是用来验证消息完整性的一种机制或服务 完整性 • 当Hash函数用于提供消息认证功能时，Hash函数 值通常称为消息摘要（message digest）• 一般地，消息认证是通过使用消息认证码（MAC） 实现的，即带密钥的Hash函数。

HASH函数进行消息认证的过程一、概念解释我们需要了解什么是HASH函数。

HASH函数是一种对数据进行加密的方法，它通过将输入转换为固定长度的输出，在加密技术中有着重要的作用。

在消息认证中，HASH函数用于验证消息的完整性和真实性，因为它能够将一段消息转换成固定长度的HASH值，任何轻微的改动都会导致HASH值发生巨大变化，从而确保消息内容的完整性和不可篡改性。

二、消息认证的过程接下来，让我们来探讨HASH函数进行消息认证的过程。

在实际应用中，消息认证通常分为以下几个步骤：1. 发送方使用HASH函数对待发送的消息进行HASH运算，得到HASH值。

2. 发送方将消息和HASH值一起发送给接收方。

3. 接收方收到消息后，使用相同的HASH函数对收到的消息进行HASH运算，得到一个新的HASH值。

4. 接收方将计算得到的HASH值与接收到的HASH值进行比较，如果两者一致，则消息没有被篡改；否则，消息被篡改。

这一过程可以确保消息的完整性和真实性，因为只有发送方知道如何对消息进行HASH运算，并且HASH值是通过特定的算法计算得到的，接收方也能通过相同的算法验证消息的完整性和真实性。

三、个人观点和理解在我看来，HASH函数进行消息认证的过程非常重要，特别是在网络通信安全领域。

通过HASH函数，我们可以确保消息在传输过程中不会被篡改，保护通信的安全性。

HASH函数也广泛应用于数字签名、密码学等领域，具有非常重要的意义。

了解HASH函数进行消息认证的过程对于我们拓展知识面、提高信息安全意识具有重要意义。

总结回顾通过本文的介绍，我们了解了HASH函数进行消息认证的过程及其重要性。

消息认证通过HASH函数可以确保消息的完整性和真实性，在信息安全领域有着重要的应用。

我们也对HASH函数的概念和消息认证的过程有了更深入的理解，这对我们在实际应用中能更好地运用HASH函数进行消息认证具有重要帮助。

在实际撰写过程中，我们应该遵循从简到繁、由浅入深的方式来探讨主题，同时也要兼顾总结和回顾性的内容，以便读者能全面、深刻和灵活地理解主题。

hash函数的主要应用哈希函数（Hash Function）是一种将任意长度的输入数据映射为固定长度的输出数据的数学函数。

它能够为输入数据生成唯一、固定长度的输出，通常称为哈希值、散列值或摘要。

哈希函数的主要应用包括密码学、数据完整性验证、数据查找和分布式系统等领域。

密码学应用：哈希函数在密码学中广泛应用于密码存储和验证、数字签名、消息认证码等方面。

一种常见的应用是将用户密码的哈希值存储在数据库中，而不是明文密码。

这样即使数据库遭到非法获取，也无法直接获悉用户的密码。

在用户验证过程中，输入的密码与数据库中存储的密码哈希值进行比较，从而验证用户身份。

数据完整性验证：哈希函数在数据完整性验证中扮演重要角色。

通过将文件、文档或消息的哈希值与事先计算得到的哈希值进行比对，我们能够快速检测出任何篡改、修改或数据损坏的情况。

常见的应用包括文件传输时对文件的哈希校验，确保文件在传输过程中没有被篡改；还有数字证书中对公钥进行哈希计算，以提供公钥的完整性验证。

数据查找：哈希函数常被用来加速数据查找的过程。

在哈希表（Hash Table）中，根据键值通过哈希函数计算得到对应的索引位置，从而可以快速地找到对应的数据。

哈希函数将键值映射到一个唯一的哈希码，通过哈希码即可在常数时间内找到存储在哈希表中的数据。

哈希表的应用包括缓存系统、数据库索引和字典等。

分布式系统：在分布式系统中，哈希函数常被用于数据的分布和负载均衡。

通过将数据的关键信息进行哈希计算，将其映射到不同的节点或服务器上进行存储。

这样可以确保数据的均匀分布在整个系统中，避免负载不均衡情况的发生。

哈希函数的应用还包括一致性哈希算法，用于解决节点的动态增减和数据重新分布的问题。

网络安全：哈希函数在网络安全领域也有重要应用，如网络数据包的分析、防火墙和入侵检测系统。

哈希函数可以用来快速计算数据包的哈希值，从而可以实现对网络流量的监控和分析，以检测异常流量和攻击。

此外，哈希函数还能用来加密数据，确保数据在网络传输过程中的保密性和完整性。

带密钥的hash函数一、概述在计算机领域，Hash函数是一种将任意长度的消息压缩到固定长度输出的函数。

Hash函数被广泛应用于密码学、数据完整性校验、唯一标识符等领域。

但是，传统的Hash函数存在着被暴力破解的风险，为了增强其安全性，人们提出了带密钥的Hash函数。

本文将详细介绍带密钥的Hash函数的实现方法及其应用场景。

二、带密钥的Hash函数实现方法带密钥的Hash函数通常采用加密算法来实现。

下面介绍两种常见的加密算法实现方式：1. HMACHMAC（Hash-based Message Authentication Code）是一种基于Hash函数和密钥生成消息认证码的算法。

HMAC可以使用多种Hash 函数（如MD5、SHA-1等），并且具有高度安全性和灵活性。

HMAC算法可以分为以下几个步骤：（1）选择一个合适的Hash函数，如MD5或SHA-1。

（2）对密钥进行处理，如果密钥长度超过了Hash函数输入长度，则先对密钥进行Hash处理。

（3）对消息进行填充，使其长度满足要求。

（4）将填充后的消息与处理后的密钥进行异或运算。

（5）将异或运算结果再次进行Hash处理，得到最终的消息认证码。

HMAC算法可以保证消息的完整性和真实性，并且具有高度的安全性。

2. CMACCMAC（Cipher-based Message Authentication Code）是一种基于对称加密算法生成消息认证码的算法。

CMAC可以使用多种对称加密算法（如AES、DES等），并且具有高度安全性和灵活性。

CMAC算法可以分为以下几个步骤：（1）选择一个合适的对称加密算法，如AES或DES。

（2）对密钥进行处理，如果密钥长度超过了加密算法输入长度，则先对密钥进行Hash处理。

（3）将消息分组，并对每个分组进行填充，使其长度满足要求。

（4）将填充后的消息与处理后的密钥进行加密运算。

（5）将加密运算结果再次进行加密运算，得到最终的消息认证码。

消息认证码算法范文消息认证码（Message Authentication Code，MAC）是一种用于验证消息完整性和真实性的算法。

它使用一个密钥来计算一个固定长度的摘要，这个摘要可以用于验证消息是否被篡改过。

本文将介绍一些常用的消息认证码算法。

1.哈希函数哈希函数是一种将任意长度的输入映射成固定长度输出的函数。

常用的哈希函数有MD5、SHA-1、SHA-256等。

使用哈希函数作为消息认证码算法时，只需将消息与密钥一起输入哈希函数计算摘要，然后将摘要附加在消息末尾一起发送。

接收方通过相同的密钥和哈希函数计算摘要，并将计算得到的摘要与接收到的摘要进行比较，若一致则消息未被篡改。

2. HMAC（Hash-based Message Authentication Code）HMAC是基于哈希函数的消息认证码算法。

它通过使用两个不同的密钥对消息进行两次哈希计算，从而提高了消息认证的安全性。

具体的计算过程为，先将密钥进行hash补位得到两个长度相同的密钥K1和K2，然后将消息与K1进行hash计算得到中间结果，最后将中间结果与K2进行hash计算得到最终的摘要。

3. CMAC（Cipher-based Message Authentication Code）CMAC是基于对称加密算法的消息认证码算法。

它使用一个密钥和一个分组密码算法（如AES）来计算摘要。

具体的计算过程为将消息按照分组长度划分成若干分组，然后将第一个分组与密钥进行异或运算得到中间结果，接着将中间结果与后续的每个分组进行分组密码算法的加密操作，最后返回最后一个分组的结果作为摘要。

4. GMAC（Galois Message Authentication Code）总结：消息认证码算法是一种用于验证消息完整性和真实性的重要技术。

本文介绍了一些常用的消息认证码算法，包括哈希函数、HMAC、CMAC和GMAC。

不同的算法在实现细节和安全性上有所差异，选用合适的算法需要根据具体的应用场景和安全需求。

消息认证和散列(Hash)函数1 散列函数1.1散列函数的概念1.2 简单散列函数的构造1.3 作为消息认证的散列函数应具有的特性2 基于散列函数的消息认证方式2.1 对称密钥加密方式2.2 公开密钥与对称密钥结合的加密方式2.3公共秘密值方式在网络通信环境中，可能存在下述攻击:1.泄密:将消息透露给没有合法密钥的任何人或程序。

2.传输分析:分析通信双方的通信模式。

在面向连接的应用中，确定连接的频率和持续时间;在面向业务或无连接的环境中，确定双方的消息数量和长度。

3.伪装:欺诈源向网络中插入一条消息，如攻击者产生一条消息并声称这条消息是来自某合法实体，或者非消息接受方发送的关于收到或未收到消息的欺诈应答。

4.内容修改:对消息内容的修改，包括插入、删除、转换和修改。

5.顺序修改:对通信双方消息顺序的修改，包括插入、删除和重新排序。

6.计时修改:对消息的延时和重放。

7.发送方否认:发送方否认发送过某消息。

8.接收方否认:接收方否认接收到某消息。

其中，对付前两种攻击的方法属于消息保密性范畴;对付第3种至第6种攻击的方法一般称为消息认证;对如第7种攻击的方法属于数字签名;对付第8种攻击需要使用数字签名和为抗此种攻击而涉及的协议。

这样归纳起来，消息认证就是验证所收到的消息确实来自真正的发送方且未被修改的消息，它也可验证消息的顺序和及时性。

任何消息认证在功能上基本可看做有两层。

下层中一定有某种产生认证符的函数，认证符是一个用来认证消息的值;上层协议中将该函数作为原语使接收方可以验证消息的真实性。

产生认证符的函数类型通常可以分为以下三类:1.消息加密:整个消息的密文作为认证符。

2.Hash函数:它是将任意长的消息映射为定长的hash值得公开函数，以该hash 值作为认证符。

3.消息认证码(MAC):它是消息和密钥的公开函数，它产生定长的值，以该值作为认证符。

实际上消息认证码也属于Hash函数的范畴，它是带密钥的Hash函数。