消息认证码（MAC）

消息认证码（MAC，Message Authentication Code）是一种用于验证消息完整性和确保消息来源真实性的加密技术。MAC通过将消息（例如，文件、数据包等）和一个秘密密钥作为输入，生成一个短小的固定长度的值（即MAC值或MAC标签）。接收方使用相同的密钥和相同的算法重新计算并验证这个MAC值，以确保消息在传输过程中未被篡改，并验证消息是由持有共享密钥的发送方发送的。

工作原理

1. 生成MAC：发送方将消息和共享密钥作为输入，通过MAC算法生成一个MAC值。然后，发送方将原始消息和MAC值一起发送给接收方。

2. 验证MAC：接收方收到消息和MAC值后，使用相同的共享密钥和MAC算法对收到的消息重新计算MAC值。接收方比较自己计算的MAC值和接收到的MAC值：

   • 如果两个MAC值相同，说明消息在传输过程中未被篡改，且消息确实来自于预期的发送方。
   • 如果两个MAC值不同，则表明消息可能在传输过程中被篡改，或者消息的发送方不是预期的发送方。

MAC算法

常见的MAC算法包括：

• HMAC（Hash-based Message Authentication Code）：结合了加密哈希函数（如SHA-256）和一个秘密密钥。HMAC是一种广泛使用的MAC算法，适用于多种安全应用。
• CMAC（Cipher-based Message Authentication Code）：使用分组密码（如AES）作为基础的MAC算法。
• GMAC（Galois Message Authentication Code）：与GCM（Galois/Counter Mode）模式的分组密码一起使用，提供消息认证。

安全性

MAC提供了两个重要的安全保证：

1. 消息完整性：确保消息在传输过程中未被篡改。
2. 认证：验证消息的发送方确实是持有共享密钥的一方。

为了保证安全性，MAC算法的设计必须抵抗各种攻击，包括重放攻击和碰撞攻击。此外，使用MAC时，保护密钥的安全性至关重要，因为密钥的泄露会使得MAC机制失效。

应用场景

• 网络通信：确保数据包在传输过程中的完整性和来源的真实性。
• 数字签名：虽然数字签名通常使用公钥加密实现，但在某些场景下，MAC也可以用于类似的目的，尤其是当双方共享一个秘密密钥时。
• 数据存储：验证存储数据的完整性，确保数据未被未授权修改。