HMAC-SHA1算法详解(SHA1文件在线计算)

一、HMAC基础知识

HMAC的全称是 “Hash-based Message Authentication Code”，即基于哈希函数的消息认证码。其目的是为了验证在未加密的情况下，在通信双方之间的数据的完整性、认证和防止中间人攻击，并且不需要共享密钥。

HMAC算法是在经过哈希函数加密后的消息上进行计算的。它需要接受两个输入：原始消息和一个密钥。HMAC通过在原始消息上进行多次迭代和加密，计算出一个固定大小的消息摘要。同时HMAC使用密钥在计算中引入了一定的随机化，以增加攻击难度。

HMAC的基本流程如下：

    hmac(key, message) = hash((key ⊕ opad) || hash((key ⊕ ipad) || message))

其中“key”是用来进行密钥哈希计算的密钥。“opad”和“ipad”是两个预定义的固定值，用于区分外部的密钥和内部的哈希值。

二、SHA1算法概述

SHA1（Secure Hash Algorithm 1）是一种加密算法，常用于数字签名和其他安全方式中。SHA1被广泛使用，直到被证明不再适用于现代密码学。除了SHA1还有其他的对应的算法，比如SHA256和SHA512。SHA1将任何长度不超过264的输入数据映射到一个160位的消息摘要。计算过程是使用长度为512位的块对输入数据进行分块，并进行多轮迭代和加密，最终生成固定长度的哈希值。

三、Python代码示例

1. 使用HMAC-SHA1进行消息加密

    import hmac
    import hashlib

    # 定义密钥
    key = b'secret_key'

    # 定义原始消息
    message = b'Hello World!'

    # 计算HMAC-SHA1
    hmac_sha1 = hmac.new(key, message, hashlib.sha1).hexdigest()
    print(hmac_sha1)

2. 验证消息完整性

    import hmac
    import hashlib

    # 定义密钥
    key = b'secret_key'

    # 定义原始消息和消息摘要
    message = b'Hello World!'
    hmac_sha1 = '7a9220f5cd02b57cfaa3da7fb6b427bbf0df9e72'

    # 计算新的HMAC-SHA1并验证消息完整性
    new_hmac_sha1 = hmac.new(key, message, hashlib.sha1).hexdigest()
    if new_hmac_sha1 == hmac_sha1:
        print('消息完整')
    else:
        print('消息不完整')

3. 将HMAC-SHA1作为密码存储

    import hmac
    import hashlib

    # 定义明文密码
    password = b'my_password'

    # 计算HMAC-SHA1值并存储在数据库中
    key = hmac.new(b'secret_key', password, hashlib.sha1).hexdigest()

    # 验证用户输入的密码是否正确
    user_password = b'my_password'
    user_key = hmac.new(b'secret_key', user_password, hashlib.sha1).hexdigest()
    if user_key == key:
        print('密码正确')
    else:
        print('密码错误')

四、HMAC-SHA1算法的优缺点

1. 优点

HMAC-SHA1具有以下优点：

（1）安全性较高：使用哈希函数对消息进行加密，可以保障该算法的安全性；

（2）不用共享密钥：该算法不需要双方共享密钥，提高了算法的实用性；

（3）产生固定长度的消息摘要：HMAC-SHA1算法可以生成一个固定长度的消息摘要，便于比对。

2. 缺点

HMAC-SHA1算法也存在以下缺点：

（1）相对较慢：由于HMAC-SHA1需要在原始消息上进行多次迭代和加密，计算速度相对较慢；

（2）数据长度有限制：由于SHA1算法的限制，HMAC-SHA1只能计算长度小于264的数据。