HMAC

HMAC (ang. Hash-based Message Authentication Code) to kryptograficzna metoda służąca do weryfikacji integralności i autentyczności danych. HMAC łączy w sobie funkcję haszującą (np. SHA-256, SHA-1) z sekretnym kluczem kryptograficznym, aby wygenerować unikalny kod uwierzytelniający dla danej wiadomości lub bloku danych. Dzięki temu HMAC jest powszechnie stosowany w systemach bezpieczeństwa, takich jak TOTP (Time-based One-Time Password) oraz w protokołach uwierzytelniania i komunikacji.

Jak działa HMAC?

HMAC działa na zasadzie przetwarzania danych wejściowych (np. wiadomości) za pomocą funkcji haszującej i sekretnego klucza w określony sposób, aby wygenerować kod uwierzytelniający, który może być użyty do sprawdzenia, czy dane zostały zmienione lub czy pochodzą z zaufanego źródła. Proces ten można podzielić na kilka kroków:

1. Przygotowanie klucza:
   • Sekretny klucz jest w pierwszym kroku dopasowywany do wymaganego rozmiaru. Jeśli klucz jest zbyt krótki, zostaje wypełniony zerami do odpowiedniej długości. Jeśli jest zbyt długi, zostaje skrócony za pomocą funkcji haszującej.
2. Tworzenie dwóch podkluczy:
   • Klucz zostaje połączony za pomocą operacji XOR z dwoma określonymi stałymi wartościami (ipad i opad), tworząc dwa różne podklucze:
     • ipad (inner padding): Jest to klucz połączony operacją XOR z blokiem złożonym z określonej liczby bajtów o wartości 0x36.
     • opad (outer padding): Jest to klucz połączony operacją XOR z blokiem złożonym z określonej liczby bajtów o wartości 0x5C.
3. Proces haszowania:
   • Najpierw dane wejściowe (wiadomość) są połączone z podkluczem ipad, a następnie wynikiem tego połączenia jest funkcja haszująca (np. SHA-256). Powstały skrót (hash) jest ponownie łączony z podkluczem opad i haszowany po raz drugi.
   • Końcowy wynik to HMAC, czyli kod uwierzytelniający, który jest unikalny dla danej wiadomości i klucza.

Zastosowanie HMAC

HMAC jest szeroko stosowany w różnych aplikacjach i protokołach kryptograficznych. Oto kilka przykładów:

• Uwierzytelnianie: HMAC jest kluczowym elementem w protokołach uwierzytelniania, takich jak TOTP i HOTP, gdzie jest używany do generowania jednorazowych kodów uwierzytelniających. Te kody są później używane do weryfikacji tożsamości użytkownika.
• Integralność danych: HMAC jest stosowany w protokołach komunikacyjnych, takich jak TLS (Transport Layer Security) i IPsec, aby zapewnić, że przesyłane dane nie zostały zmienione podczas transmisji.
• Szyfrowane API: HMAC jest używany do zabezpieczania interfejsów API, gdzie każda przesyłana wiadomość musi być podpisana za pomocą HMAC, aby zapewnić, że pochodzi z zaufanego źródła i nie została zmodyfikowana.

Zalety HMAC

• Odporność na kolizje: HMAC jest mniej podatny na kolizje niż tradycyjne funkcje haszujące, co oznacza, że trudniej jest znaleźć dwie różne wiadomości, które wygenerują ten sam kod HMAC.
• Bezpieczeństwo: Nawet jeśli funkcja haszująca używana w HMAC ma pewne słabości, konstrukcja HMAC zapewnia dodatkową warstwę bezpieczeństwa dzięki zastosowaniu sekretnego klucza.
• Elastyczność: HMAC może być używany z różnymi funkcjami haszującymi (np. SHA-256, SHA-1), co pozwala dostosować go do różnych poziomów bezpieczeństwa i wymagań wydajnościowych.

Podsumowanie

HMAC to potężne narzędzie w kryptografii, które łączy funkcję haszującą z sekretnym kluczem, aby zapewnić integralność i autentyczność danych. Jest szeroko stosowany w systemach uwierzytelniania, protokołach komunikacyjnych i zabezpieczaniu interfejsów API, oferując wysokie bezpieczeństwo dzięki swojej odporności na kolizje i elastyczności w użyciu różnych funkcji haszujących.