openssl实现hmac(c++)

来源：互联网发布：外服盒子mac 编辑：程序博客网时间：2024/05/17 07:45

参考：http://www.askyb.com/cpp/openssl-hmac-hasing-example-in-cpp/

名词解释：

HMAC: Hash-based Message Authentication Code，即基于Hash的消息鉴别码

（下面的algo_hmac.h, algo_hmac.cpp 可以直接拿来放到自己的工程中）

本文工程在这里下载

algo_hmac.h

[cpp] view plaincopy
#ifndef _ALGO_HMAC_H_  
#define _ALGO_HMAC_H_  
  
int HmacEncode(const char * algo,  
        const char * key, unsigned int key_length,  
        const char * input, unsigned int input_length,  
        unsigned char * &output, unsigned int &output_length);  
  
#endif  

algo_hmac.cpp

[cpp] view plaincopy
#include "algo_hmac.h"  
#include <openssl/hmac.h>  
#include <string.h>  
#include <iostream>  
using namespace std;  
  
int HmacEncode(const char * algo,  
                const char * key, unsigned int key_length,  
                const char * input, unsigned int input_length,  
                unsigned char * &output, unsigned int &output_length) {  
        const EVP_MD * engine = NULL;  
        if(strcasecmp("sha512", algo) == 0) {  
                engine = EVP_sha512();  
        }  
        else if(strcasecmp("sha256", algo) == 0) {  
                engine = EVP_sha256();  
        }  
        else if(strcasecmp("sha1", algo) == 0) {  
                engine = EVP_sha1();  
        }  
        else if(strcasecmp("md5", algo) == 0) {  
                engine = EVP_md5();  
        }  
        else if(strcasecmp("sha224", algo) == 0) {  
                engine = EVP_sha224();  
        }  
        else if(strcasecmp("sha384", algo) == 0) {  
                engine = EVP_sha384();  
        }  
        else if(strcasecmp("sha", algo) == 0) {  
                engine = EVP_sha();  
        }  
        else if(strcasecmp("md2", algo) == 0) {  
                engine = EVP_md2();  
        }  
        else {  
                cout << "Algorithm " << algo << " is not supported by this program!" << endl;  
                return -1;  
        }  
  
        output = (unsigned char*)malloc(EVP_MAX_MD_SIZE);  
  
        HMAC_CTX ctx;  
        HMAC_CTX_init(&ctx);  
        HMAC_Init_ex(&ctx, key, strlen(key), engine, NULL);  
        HMAC_Update(&ctx, (unsigned char*)input, strlen(input));        // input is OK; &input is WRONG !!!  
  
        HMAC_Final(&ctx, output, &output_length);  
        HMAC_CTX_cleanup(&ctx);  
  
        return 0;  
}  

main.cpp

[cpp] view plaincopy
#include "algo_hmac.h"  
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <iostream>  
#include <algorithm>  
#include <string>  
using namespace std;  
  
int main(int argc, char * argv[])  
{  
        if(argc < 2) {  
                cout << "Please specify a hash algorithm!" << endl;  
                return -1;  
        }  
  
        char key[] = "012345678";  
        string data = "hello world";  
  
        unsigned char * mac = NULL;  
        unsigned int mac_length = 0;  
  
        int ret = HmacEncode(argv[1], key, strlen(key), data.c_str(), data.length(), mac, mac_length);  
  
        if(0 == ret) {  
                cout << "Algorithm HMAC encode succeeded!" << endl;  
        }  
        else {  
                cout << "Algorithm HMAC encode failed!" << endl;  
                return -1;  
        }  
  
        cout << "mac length: " << mac_length << endl;  
        cout << "mac:";  
        for(int i = 0; i < mac_length; i++) {  
                printf("%-03x", (unsigned int)mac[i]);  
        }  
        cout << endl;  
  
        if(mac) {  
                free(mac);  
                cout << "mac is freed!" << endl;  
        }  
  
        return 0;  
}  

Makefile

[plain] view plaincopy
LNK_OPT = -g -L/usr/lib64/ -lssl  
  
all:  
    g++ -g -c algo_hmac.cpp  
    g++ -g main.cpp -o test algo_hmac.o $(LNK_OPT)  
  
clean:  
    rm -f *.o  
    rm -f test  

运行结果

[plain] view plaincopy
[root@ampcommons02 hmac]# ./test sha1  
Algorithm HMAC encode succeeded!  
mac length: 20  
mac:e1 9e 22 1  22 b3 7b 70 8b fb 95 ac a2 57 79 5  ac ab f0 c0  
mac is freed!  
  
[root@ampcommons02 hmac]# ./test sha256  
Algorithm HMAC encode succeeded!  
mac length: 32  
mac:8b 4c 3e 7  ad 88 7a 8a 81 d0 80 ce d7 a3 bb 27 db a6 53 5f 28 fd 5e f1 45 2a 40 a6 e9 66 80 42  
mac is freed!  
  
[root@ampcommons02 hmac]# ./test sha512  
Algorithm HMAC encode succeeded!  
mac length: 64  
mac:40 81 e3 29 1e ec 15 4  91 10 e3 b8 d3 af 74 78 20 d1 c5 b5 39 f3 7b d7 72 49 a6 3c aa a6 e5 82 83 1  ae 2b 34 46 b1 ee 1c 45 39 d4 18 a6 4b 44 12 22 9f 9d 7  8e dc c7 8  8b 3b 41 b9 3c e6 e3  
mac is freed!  
  
[root@ampcommons02 hmac]# ./test md5  
Algorithm HMAC encode succeeded!  
mac length: 16  
mac:49 d5 2c b  92 54 b8 65 2b ea af fc 8d 7e 4c 21  
mac is freed!  

各种算法得到的摘要的长度

算法摘要长度（字节）MD216MD516SHA20SHA120SHA22428SHA25632SHA38448SHA51264

注意

1）参考的帖子中的hmac_sample1.cpp，第13行没有为digest申请空间，结果在第25行之后，做free(digest)会crash！但是，即使在第13行申请了足够的空间，比如1024字节，在第25行之后free(digest)还是会crash，原因不清楚

2）参考的帖子中的hmac_sample2.cpp，第17行有为result申请空间，在第36行做free(result)操作不会crash。但是根据上面表格所列的各种算法的摘要长度，最大的长度为64，于是申请的空间的大小可以用Openssl中的常量EVP_MAX_MD_SIZE，它的值就是64

3）参考的帖子中的hmac_sample2.cpp，第17行为result申请空间的操作，可以封装到HmacEncode() 函数里面，使用者不用关心究竟要分配多少空间，传进一个指针即可，用完后free 它就可以了

4）HmacEncode 函数的output_length 参数是传出参数，HmacEncode 执行结束后，会传出HMAC的长度

5）发现一个问题：对于main() 中传给HmacEncode() 的参数input，如果它的长度≤56，那么如果其他参数不变的话，每次计算得到的结果是一致的；在其他参数不变的情况下，如果input的长度大于56，则每次计算的结果是不一致的！也就是说，这里给成的代码，对于长度≤56字节的待编码字串，每次执行的结果是一致的，但对于长度大于56字节的待编码字串，不能保证输出结果的一致性！难道说，algo_hmac.cpp中第43行的HMAC_Update() 有可能要执行多次多次，即，把input按56个字节为一段的方式分成多段，多所有的分段依次调用HMAC_Update()？事实证明，原因不在于此。

对于5）的问题，后来发现，如果把const char * input 输入参数去掉，把char data[] = "hello world";写在HmacEncode 里面，就不存在5）的问题。出错的根本原因在于：

HMAC_Update() 函数的第二个参数是const unsigned char *类型的，而不是 const unsigned char ** data 类型的：int HMAC_Update(HMAC_CTX *ctx, const unsigned char *data, int len); 之所以参考的帖子中，以及把char data[] = "hello world";写在HmacEncode 里面，没有出错，是因为，对于数组char data[]，用指针形式输出data 和 &data，值是一样的；而对于char * p，用指针形式输出p 和 &p，值是不一样的！对于数组char data[]，&data仍然可以作为const unsigned char *类型变量传给HMAC_Update() 函数，传入的值不变；而对于 char * p，&p 实际上已经是 char ** 类型的了，并且它值和p 不一样，实际上，这个临时变量p的地址在程序每次运行时都是不一样的，于是，每次实际上传给HMAC_Update() 函数的东西都是变化的，怪不得每次执行的最终结果都不一样了！（上面贴的algo_hmac.cpp中的代码是没有问题的，但请注意第46行的注释！）

详情见《C 字符串数组和char*指针在做&操作时的区别》。