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消息认证码

消息认证码可以实现“认证”和“检测篡改”这两个功能。密文的内容在传输过程中可能会被算改，这会导致解密后的内容发生变化，从而产生误会。消息认证码就是可以预防这种情况发生的机制

图解

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首先，我们来看看什么情况下需要使用消息认证码。假设A在B处购买商品，需要将商品编号abc告诉B

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此处，假设A使用共享密钥加密对消息进行加密。A通过安全的方法将密钥发送给了B

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A使用双方共有的密钥对消息进行加密

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A把密文发送给B，B收到后对密文进行解密，最终得到了原本的商品编号abc

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以上是没有出现问题时的流程，然而在这个过程中可能会发生下面的情况

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假设A发送给B的密文在通信过程中被X恶意篡改了，而B收到密文后没有意识到这个问题

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B对被篡改的密文进行解密，得到消息xyz

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B以为A订购的是编号为xyz的商品，于是将错误的商品发送给了A

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如果使用消息认证码，就能检测出消息已被篡改。为了让大家了解实际的处理流程，我们再 一次回到A正要向B发送密文的时候

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A生成了一个用于制作消息认证码的密钥，然后使用安全的方法将密钥发送给了B

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接下来，A使用密文和密钥生成一个值。此处生成的是7f05。这个由密钥和密文生成的值就是消息认证码，以下简称为MAC(Message Authentication Code )

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A将MAC(7f05）和密文发送给B

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和A一样，B也需要使用密文和密钥来生成MAC。经过对比，B可以确认自己计算出来的7f05和A发来的7f05一致

提示:我们可以把MAC想象成是由密钥和密文组成的字符串的“哈希值”。计算MAC的算法有HMAC、OMAC、CMAC等。目前，HMAC的应用最为广泛

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接下来，B只需使用密钥对密文进行解密即可。最终B成功取得了A发送过来的商品编号abc

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X在通信过程中对密文进行了篡改是怎样一种情况呢？让我们回到A正要向B发送密文的时候

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假设在A向B发送密文和MAC时，X对密文进行了篡改

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B使用该密文计算MAC，得到的值是b85c，发现和收到的MAC不一致

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由此，B意识到密文或者MAC，甚至两者都可能遭到了篡改。于是B废弃了收到的密文和MAC，向A提出再次发送的请求。

解说
加密仅仅是一个数值计算和处理的过程，所以即使密文被篡改了，也能够进行解密相关的计算。
如果原本的消息是很长的句子，那么它被篡改后意思会变得很奇怪，所以接收者有可能会发现它是被篡改过的。
但是，如果原本的消息就是商品编号等无法被人们直接理解的内容，那么解密后接收者便很难判断它是否被篡改。由于密码本身无法告诉人们消息是否被篡改，所以就需要使用消息验证码来检测。

补充说明
本文讲解了使用MAC检测密文是否被篡改的方法，继续进一步思考：X会不会为了让密文的篡改变得合理，而对MAC也进行篡改呢？
X没有计算MAC的密钥，所以即便他可以篡改MAC，也无法让篡改后的密文变得合理。所以，只要B计算出MAC，发现密文对应的MAC与自己算出的不同，就能确认通信过程中发生了篡改。

就像这样，只要使用消息认证码MAC，我们就能预防通信过程中的篡改行为。
然而，这种方法也有缺点。在使用消息认证码的过程中，AB双方都可以对消息进行加密并且算出MAC。也就是说，我们无法证明原本的消息是A生成的还是B生成的。
因此，假如A是坏人，他就可以在自己发出消息后声称“这条消息是B捏造的”，而否认自己的行为。如果B是坏人，他也可以自己准备一条消息，然后声称“这是A发给我的消息”。
使用MAC时，生成的一方和检测的一方持有同样的密钥，所以不能确定MAC由哪方生成。这个问题可以用下一节将会讲到的“数字签名”来解决。