《深入浅出HTTPS》读书笔记（16）：消息验证码算法分类

MAC算法有两种形式，分别是CBC-MAC算法和HMAC算法。

 

CBC-MAC算法从块密码算法的CBC分组模式演变而来，简单地说就是最后一个密文分组的值就是MAC值。

 

HMAC（Hash-based Message Authentication Code）算法使用Hash算法作为加密基元，HMAC结合Hash算法有多种变种，比如HMAC-SHA-1、HMAC-SHA256、HMAC-SHA512。

 

AD加密模式

 

使用者结合对称加密算法和MAC算法，提供机密性和完整性的模式也叫作Authenticated Encryption（AE）加密模式。

 

主要有三种

 

1）Encrypt-and-MAC (E&M)

这种模式（图2-11）就是对消息分别进行加密运算和MAC运算，然后将两个运算结果结合起来发送给接收方。

 

2）MAC-then-Encrypt (MtE)

这种模式（图2-12）先对消息进行MAC计算，然后将消息和MAC值组合在一起再进行加密，最终的加密值再发送给接收方。在HTTPS中，一般使用这种模式进行处理，比如AES-128-CBC#PKCS7-HMAC-SHA256模式。

 

3）Encrypt-then-MAC (EtM)

这种模式（图2-13）先对消息进行加密得到密文，然后对密文再计算MAC值，最终将密文和MAC值组合在一起再发送给接收方。

 

目前建议使用Encrypt-then-MAC模式。需要强调的是，这三种模式使用者必须分别处理，一旦处理不当，就可能会存在安全风险。

 

那有没有一种方法在底层直接提供加密和MAC运算呢？无须使用者分别处理加密和MAC运算，这就是AEAD模式。

 

AEAD加密模式在底层组合了加密算法和MAC算法，能够同时保证数据机密性和完整性，减轻了使用者的负担。

 

主要有三种模式

 

1）CCM模式

 

这种模式使用CBC-MAC（一种MAC算法）算法保证完整性，使用块密码AES算法CTR模式的一种变种进行加密运算，底层采用的是MAC-then-Encrypt模式。

 

2）GCM模式

 

GCM（Galois/Counter Mode）是目前比较流行的AEAD模式。在GCM内部，采用GHASH算法（一种MAC算法）进行MAC运算，使用块密码AES算法CTR模式的一种变种进行加密运算，在效率和性能上，GCM都是非常不错的。

 

3）ChaCha20-Poly1305

 

ChaCha20-Poly1305是谷歌发明的一种算法，使用ChaCha20流密码算法进行加密运算，使用Poly1305算法进行MAC运算。