在Qt中如何实现HMAC-SHA1算法

Question

我正在尝试在我的C++/Qt应用程序中实现HMAC-SHA1算法。 我已经有了Sha1算法的方法，我只需要理解其中的HMAC部分。

以下伪代码来自维基百科：

 1 function hmac (key, message)
 2     if (length(key) > blocksize) then
 3         // keys longer than blocksize are shortened
 4         key = hash(key)
 5     end if
 6     if (length(key) < blocksize) then
 7         // keys shorter than blocksize are zero-padded
 8         key = key ∥ zeroes(blocksize - length(key))
 9     end if
10
11     // Where blocksize is that of the underlying hash function
12     o_key_pad = [0x5c * blocksize] ⊕ key
13     i_key_pad = [0x36 * blocksize] ⊕ key // Where ⊕ is exclusive or (XOR)
14     // Where ∥ is concatenation
15     return hash(o_key_pad ∥ hash(i_key_pad ∥ message))
16 end function

什么是块大小？第8行的零函数是做什么的？如何用C ++表示第12-13行？

- Gerstmann

Answer 1

1. 什么是块大小？

通常，哈希算法通过将数据切成固定大小的数据块（也称为“块”）来处理数据。对于SHA1算法，通常的块大小为64字节。

2. 第8行的zeros函数是做什么的？

它（正如注释所述）在密钥的末尾添加“零”，以使其长度与“块”大小相匹配。

3. 如何用C++表示第12-13行？

我认为您正在寻找异或运算符：^。

例如：

o_key_pad = (0x5c * blocksize) ^ key; // Actually, it should be 0x5c5c5c... repeated enough so that it matches key size.

简要说明：这与Qt无关，您可能希望在“原生”C++中执行此操作，以便最终可以在非Qt项目中重用它。我认为Qt很棒，但显然您不需要它来实现这个。

- ereOn

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块大小为64个八位字节（512位）。"0x5C * blocksize"应该是一个由blocksize个值为0x5C的字节组成的序列。 - sellibitze

Answer 2

这篇文章有一个可行的实现：

/**
 * Hashes the given string using the HMAC-SHA1 algorithm.
 *
 * \param key The string to be hashed
 * \param secret The string that contains secret word
 * \return The hashed string
 */
static QString hmac_sha1(const QString &key, const QString &secret) {
   // Length of the text to be hashed
   int text_length;
   // For secret word
   QByteArray K;
   // Length of secret word
   int K_length;

   K_length = secret.size();
   text_length = key.size();

   // Need to do for XOR operation. Transforms QString to
   // unsigned char

   K = secret.toAscii();

   // Inner padding
   QByteArray ipad;
   // Outer padding
   QByteArray opad;

   // If secret key > 64 bytes use this to obtain sha1 key
   if (K_length > 64) {
      QByteArray tempSecret;

      tempSecret.append(secret);

      K = QCryptographicHash::hash(tempSecret, QCryptographicHash::Sha1);
      K_length = 20;
   }

   // Fills ipad and opad with zeros
   ipad.fill(0, 64);
   opad.fill(0, 64);

   // Copies Secret to ipad and opad
   ipad.replace(0, K_length, K);
   opad.replace(0, K_length, K);

   // XOR operation for inner and outer pad
   for (int i = 0; i < 64; i++) {
      ipad[i] = ipad[i] ^ 0x36;
      opad[i] = opad[i] ^ 0x5c;
   }

   // Stores hashed content
   QByteArray context;

   // Appends XOR:ed ipad to context
   context.append(ipad, 64);
   // Appends key to context
   context.append(key);

   //Hashes inner pad
   QByteArray Sha1 = QCryptographicHash::hash(context, QCryptographicHash::Sha1);

   context.clear();
   //Appends opad to context
   context.append(opad, 64);
   //Appends hashed inner pad to context
   context.append(Sha1);

   Sha1.clear();

   // Hashes outerpad
   Sha1 = QCryptographicHash::hash(context, QCryptographicHash::Sha1);

   // String to return hashed stuff in Base64 format
   QByteArray str(Sha1.toBase64());

   return str;
}

- Gerstmann

Answer 3

自Qt 5.1版本以来，有QMessageAuthenticationCode，它可以使用您选择的QCryptographicHash :: Algorithm生成HMAC。

- Daniel Nicoletti

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这不执行HMAC。 - Layne Bernardo

@LayneBernardo 我用它来进行HMAC计算，Qt Wiki上称它支持HMAC-SHA1。 - Daniel Nicoletti

Answer 4

看看QCA库。它已经提供了所有主要加密算法的实现。

- user355252

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我知道那个库，但由于我只需要一个函数，我不想将整个库合并到我的软件中。 - Gerstmann

Answer 5

你还应该看一下 QCryptographicHash，因为它可以帮助你解决问题中的sha1部分。

- guruz

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QCryptographicHash不提供HMAC-SHA1算法。 - Gerstmann

不，它并不具备此功能。但是你可以利用它来构建自己的hmac-sha1。 - sellibitze