11、深入理解消息认证码（MACs）

深入理解消息认证码（MACs）

1 引言

在现代信息安全体系中，消息认证码（Message Authentication Codes, MACs）扮演着至关重要的角色。它们不仅用于验证消息的真实性和完整性，还能够在某些情况下确保消息的来源可信。与数字签名不同，MACs依赖于共享的秘密密钥，这意味着发送者和接收者必须预先共享一个密钥。这使得MACs在效率上优于数字签名，但在某些应用场景中，也限制了它们的功能，例如无法提供不可否认性服务。

MACs的核心思想是通过一个秘密参数（例如，秘密密钥）计算和验证一个认证标签。在实际应用中，发送者使用密钥生成MAC，并将其附加到消息中；接收者使用相同的密钥验证MAC，从而确保消息的真实性和完整性。这种机制在保护敏感信息方面非常有效，尤其是在网络通信中。

2 计算上安全的消息认证码

2.1 使用对称加密系统的MACs

对称加密系统是一种常用的MAC生成方法。其基本原理是在消息的加密过程中生成一个额外的认证标签。具体步骤如下：

1. 发送者使用对称加密算法（如DES或AES）加密消息。
2. 加密后的最后一个密文块被用作MAC。
3. 发送者将消息和MAC一起发送给接收者。
4. 接收者使用相同的密钥解密消息，并验证最后一个密文块是否与收到的MAC一致。

这种方法的一个典型应用是CBC模式下的MAC（CBC MAC）。CBC MAC通过链式加密模式生成认证标签，确保消息的完整性和真实性。以下是CBC MAC的构造示例：