概述：

認證是個過程，通過這個過程一個實體向另一個實體證明某種聲稱的屬性

認證參數：

“口令”相當于平時登錄系統(tǒng)時輸入的密碼。

“密鑰”相當于公鑰密碼體制中的私鑰，可用于數字簽名

“智能卡”相當于校園一卡通

“指紋”比如指紋識別手機

Hash函數：

散列（hash）英文原意是“混雜”、“拼湊”、“重新表述”的意思。Hash函數可以將任意長的消息m映射為較短的，固定長度的一個值，記為H（m）。最常用的Hash函數有兩大系列：

MD（MD5，128bit）和SHA（SHA—3）

不可逆映射：

給定輸入M，通過函數H可以很容易計算出輸出h；但如果給定h，則找到M在計算上不可行。

錯誤檢測能力：

輸入數據M中任何1個bit發(fā)生變化，都將導致輸出M發(fā)生很大的變化。

注：Hash并不能防止偽造。如果攻擊者將A發(fā)送的東西截取了，反手將（y，H（y））發(fā)送給接收者B，B也覺得消息完整。有時候要結合密鑰使用。

對于Hash函數有以下要求：

1能夠接受任意長度的消息作為輸入。

2能夠生成較短的，固定長度的輸出。

3對任何消息輸入都應該能夠容易和快速地計算出哈希值。

4應該具有單向性，也就是說，給定H（m），恢復消息m在計算上是不可行的；

5應該能抵抗弱碰撞，即給定消息m和H（m），找到另外一個消息m！=n使得H（m）=H（n）是不可能的。給定一個人，找到另外一個和他指紋相同的人。

6應該能夠抵抗強碰撞，既可以有兩個消息m和n使得H（m）和H（n）幾乎是不可能的。這個世界找到兩個指紋相同的人。

MD迭代結構：

Hash函數輸入消息m，并將其分為L個固定長度的分組，若最后一個數據塊不滿足輸入分組長度要求，按照一定規(guī)則填充。重復使用的b bit分組，并生成一個n bit輸出。

f函數：輸入n+b比特，輸出n比特

SHA:

SHA-1算法：

• 輸入：任意長的消息，分為?512 比特長的分組。首先在消息右側補比特 1，然后再補若干個比特 0，直到消息的比特長度滿足對 512 取模后余數是 448，使其與 448 模 512 同余。
• 輸出：160 比特的消息摘要。
• 每個512bit塊重復使用分塊處理函數，以32字為處理單位進行壓縮，壓縮包含4回合運算，每一回合走20步。

?SHA-2：

SHA-384 SHA-512算法與SHA-1不同都是以1024bit分塊為基本處理單位。

SHA-256與SHA-1算法一樣以512bit作為基本處理單位。?

SHA-3:

?keccak算法作為SHA-3的標準。

Keccak基于海綿體，區(qū)別于多數Hash函數所采用的經典MD結構

?

?f函數的輸入輸出都是1600bit，這1600bit要說是一個一維數組，但是本算法中將該一維數組轉換為三位數組。

MD5：

?能接受任意長度的值作為輸入，并生成128bit哈希值。

?Hash算法的攻擊現狀分析：

1原像攻擊：

?攻擊者對給定的Hash值h，試圖找到滿足H(y) = h的y。最難

2第二原像攻擊：（弱碰撞

給定固定消息m1，找到另一個消息m2，使hash（m2）= hash（m1）。

3碰撞攻擊：

?找到任意兩消息M和n使得H（M）=H（n）最容易

生日攻擊：

碰撞攻擊中最重要的一種攻擊方法 ，對hash函數提出了一個必要的安全條件，即hash值必須足夠長。

生日悖論：

已知在1~n之間均勻分布的整數型隨機變量，隨機取k個，至少有兩個取值相同的概率大于0.5，k至少有多大？

生日攻擊例子

其他方法：密碼分析學的辦法，即利用算法邏輯上的缺陷，降低破譯算法的代價（王小云破譯MD5

消息認證：

消息認證是一個過程，用以驗證接受消息的真實性和完整性，同時還運用于驗證消息的順序性和時間性。可用消息認證碼對消息做認證。

消息認證碼：

消息被一密鑰控制的公開函數作用后產生的，用作認證符的固定長度的算數值，也稱為密碼校驗或者MAC值。

消息認證碼在輸入包括任意長度的消息和一個發(fā)送者與接收者之間的共享密鑰后，輸出固定長度的數據，該數據稱為MAC值。但是與Hash函數不同的是計算MAC必須持有共享的密鑰。因此消息認證碼也可以理解為是一種與密鑰相關聯(lián)的單向Hash函數。

消息認證碼主要包括

基于分組密碼的CBC-MAC（大多數

?先將密文等分成多個分組數據塊，從第一塊數據塊開始先與一個隨機生成的初始化向量IV進行異或運算，運算結果再和密鑰進行加密運算，得到第一塊分組密文。第二塊數據塊把前一塊數據塊的分組密文當作IV，先與其進行異或運算，再和密鑰進行加密得到第二塊分組密文，這樣下去，第n個分組數據塊會與第n-1個密文分組進行異或運算，然后和密鑰進行加密，得到第n個分組密文，最后將所有分組密文按順序組合在一起，得到完整的密文。CBC-MAC算法就是將最后一個密文分組的值作為MAC值。

?消息認證使用方法：

發(fā)送者與接收者事先共享密鑰，發(fā)送者根據消息計算MAC值（使用共享密鑰），發(fā)送者將消息和MAC發(fā)送給接收者，接收者根據收到的消息計算MAC（使用共享密鑰），接收者將自己計算出的MAC與從發(fā)送者收到的MAC比對，如果MAC一致，接收者可以判定消息的確來自接收者（認證成功）；如果不一致，可判斷消息不是來自發(fā)送方（認證失敗），實現以下功能：

接收方相信發(fā)送方發(fā)來的消息未被篡改，攻擊者不知道密鑰，無法篡改mac值。

接收方相信發(fā)送方不是冒充的，因為密鑰無其他人知道。

但是發(fā)送方可能會與接受方產生分歧，發(fā)送方對自己的MAC不承認，說是接收方偽造的。

?基于hash的HMAC：

HMAC所能提供的消息認證包括兩方面：

1消息完整性認證，2信源身份認證。

設計目標:

1不必修改而且使用現有的Hash函數。

2如果找到或者需要更安全的Hash函數，應該很容易地替代原來嵌入的Hash函數

3如果已知嵌入的Hash函數的強度，易于分析HMAC用于認證時的密碼強度。

描述：

HMAC使用Hash算法做加密基元，加密基元就是指一些基礎的加密算法，如Hash，一些復雜的加密算法是根據基礎的Hash算法構建出來的，如最上面例子中，對稱加密里，使用口令pass和salt加Hash運算得到密鑰，Hash算法作為加密基元，每次salt都不同，保證相同的口令可以生成不同的密鑰。與HMAC配合使用的散列函數有SHA-1，SHA256和SHA512等，通過Hash函數和密鑰得到MAC值，將其與密文一起發(fā)送給接收方，待接收方進行驗證。

《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的认知理论与技术（hash函数，SHA，MD的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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