Tạo HMAC

HMAC hoạt động như thế nào

HMAC (mã xác thực thông điệp dựa trên hàm băm, RFC 2104) kết hợp một hàm băm mật mã với một khóa bí mật. Chỉ người biết khóa mới tạo được giá trị đúng cho một thông điệp, nên một HMAC khớp chứng minh cùng lúc hai điều: thông điệp không bị thay đổi, và nó đến từ người nắm giữ khóa.

Cấu trúc của HMAC là H((K ⊕ opad) ‖ H((K ⊕ ipad) ‖ message)). Khóa được băm trước nếu dài hơn kích thước khối của hàm băm (64 byte với MD5, SHA-1 và SHA-256, 128 byte với SHA-384 và SHA-512), được đệm thêm các số 0 cho đủ kích thước đó, rồi XOR với ipad (các byte 0x36) để tính hàm băm bên trong trên thông điệp, và với opad (các byte 0x5c) để tính hàm băm bên ngoài trên kết quả bên trong. Cách ghép đơn giản SHA-256(key ‖ message) không có hàm băm bên ngoài, nên bất kỳ ai thấy một mã xác thực (tag) đều có thể nối thêm dữ liệu vào thông điệp và tính ra một mã xác thực hợp lệ mới mà không cần khóa (tấn công mở rộng độ dài).

Đầu ra dài bằng đầu ra của hàm băm bên dưới: 32 byte, tức 64 ký tự hex, với HMAC-SHA256. RFC 2104 khuyến nghị khóa dài ít nhất bằng chừng đó, và công cụ tạo Base64 ngẫu nhiên có thể tạo những khóa phù hợp.

Chữ ký HMAC được dùng ở đâu

• Webhook của GitHub. Header X-Hub-Signature-256 gồm sha256= theo sau là HMAC-SHA256 dạng hex của phần thân yêu cầu thô, tính bằng khóa bí mật của webhook. Bạn có thể dán toàn bộ giá trị header vào ô So sánh với; tiền tố sha256= sẽ được bỏ qua.
• Webhook của Stripe. Header Stripe-Signature chứa dấu thời gian t và chữ ký v1: HMAC-SHA256 dạng hex của dấu thời gian, một dấu chấm và phần thân thô, tính bằng khóa bí mật của endpoint (whsec_...) dùng ở dạng văn bản.
• Webhook của Shopify. X-Shopify-Hmac-Sha256 chứa HMAC-SHA256 của phần thân thô ở dạng Base64, tính bằng client secret của ứng dụng, vì vậy hãy chọn đầu ra Base64 hoặc dán giá trị header vào ô So sánh với.
• AWS Signature Version 4. Khóa ký được suy ra qua một chuỗi phép tính HMAC-SHA256: trước tiên là HMAC của ngày với khóa là AWS4 ghép với secret access key, rồi lần lượt đến vùng (region), dịch vụ và aws4_request, mỗi bước lấy kết quả của bước trước làm khóa. Hãy đặt Định dạng khóa là Hex để đưa đầu ra của bước này vào bước tiếp theo.
• JSON Web Token. HS256, HS384 và HS512 là HMAC-SHA256, -384 và -512 tính trên header đã mã hóa, một dấu chấm và payload đã mã hóa. Phần thứ ba của token chính là HMAC đó ở dạng Base64 an toàn cho URL, và ô So sánh với chấp nhận nguyên dạng này. Công cụ giải mã JWT xác minh được toàn bộ token.

Luôn tính HMAC trên phần thân thô đúng như khi nhận được. Phân tích JSON rồi tuần tự hóa lại sẽ làm thay đổi khoảng trắng hoặc thứ tự các khóa, và chỉ cần thừa một ký tự xuống dòng cũng cho ra HMAC hoàn toàn khác.

HMAC trong mã nguồn

# Python
import hmac, hashlib
sig = hmac.new(b'key', b'message', hashlib.sha256).hexdigest()
hmac.compare_digest(sig, received)        # so sánh trong thời gian không đổi

// Node.js
const crypto = require('crypto');
const sig = crypto.createHmac('sha256', 'key').update('message').digest('hex');
// timingSafeEqual báo lỗi nếu độ dài khác nhau, nên hãy kiểm tra độ dài trước
crypto.timingSafeEqual(Buffer.from(sig), Buffer.from(received));

// PHP: thông điệp đứng trước khóa
$sig = hash_hmac('sha256', 'message', 'key');
hash_equals($sig, $received);

# OpenSSL: khóa dạng văn bản, rồi cùng khóa đó ở dạng hex
printf '%s' 'message' | openssl dgst -sha256 -hmac 'key'
printf '%s' 'message' | openssl dgst -sha256 -mac HMAC -macopt hexkey:6b6579

# Vector kiểm thử: khóa "key", thông điệp "The quick brown fox jumps over the lazy dog"
# HMAC-SHA256 = f7bc83f430538424b13298e6aa6fb143ef4d59a14946175997479dbc2d1a3cd8

Khi xác minh chữ ký trong mã của bạn, hãy dùng phép so sánh trong thời gian không đổi như các ví dụ trên. Phép == thông thường dừng lại ở ký tự khác nhau đầu tiên, và chênh lệch thời gian đó có thể giúp kẻ tấn công dò ra chữ ký hợp lệ từng byte một. Với các cơ chế có dấu thời gian như của Stripe, hãy từ chối cả những yêu cầu có dấu thời gian cũ hơn vài phút để chặn tấn công phát lại.