6. MAC攻击

前面我们在讲HMAC的时候简单讲过了什么是MAC消息认证码。

简单点说MAC（Message Authentication Code）是一种确认完整性并进行认证的技术，取三个单词的首字母，简称MAC。它是一种与密钥相关联的函数。 HMAC就是MAC的一种实现。

MAC有好几种实现方式

• 使用单向散列函数实现 比如HMAC。

• 使用分组密码实现 使用AES之类的分组密码可以实现消息认证码。关于分组密码的详细内容，后面我们会做详细说明。

• 其他实现 其他实现方法如：流密码和公钥密码等。

对MAC的攻击

虽然MAC可以同时验证消息的完整性和来源，但是仍然有多种攻击方式。

重放攻击

什么是重放攻击？顾名思义，重放攻击就是将之前的信息或者通信再次请求。我们举个例子。

1. 小明跟小刚在做借款通信，但是这个通信被小红监听到了。
2. 小明向小刚发起借款100元，在MAC中假设小明和小刚共享了密钥，小明通过密钥根据请求消息计算出了MAC，并将MAC和消息一起发送给小刚。
3. 小刚收到了消息和MAC，根据自己存储的密钥计算出MAC，将整个MAC和收到的MAC做对比，如果两个MAC相等，那么小刚就知道这个是小明发起的合法请求，于是做出借款100元的操作。
4. 因为小红监听到了小明跟小刚的通信，所以小红获取到了请求消息和生成的MAC，并保持起来。
5. 小红将第4步收到的消息和MAC再次发送给小刚。
6. 小刚收到消息和MAC后，验证发现MAC是正确的值，然后再次出借100元。
7. 重复5，6的步骤。

有上面的具体例子可以看出，只要监听者能够拿到消息和MAC值，既可实现重放攻击。

重放攻击的防护

• 制定唯一的序号 在每次消息中，添加一个唯一的序号，序号递增，这样计算出来的MAC每次都是不一样的，即使能够拿到消息和MAC，在第二次重放的时候，由于消息和MAC都应该发送变化，从而使重放攻击失效。

• 时间戳 在消息里面包含了当前的时间，在服务器校验的时候去检查这个时间戳，如果相隔时间很短的话即认可这个消息。这里会有个双方时钟同步的问题，同时要预留一个间隔时间区间。如果在这个时间区间内发生了重放，还是会攻击成功。

• 随机数nonce 在双方通信之前，服务器先发送一个随机数给发送者，发送者在消息中包含这个随机数，并计算MAC值。因为每次请求的随机数都会变化，所以重发MAC攻击不成立。但是会增加额外的通信请求成本。

密钥推测攻击

密钥推测攻击实际上是一种暴力破解的方法，即通过MAC来反向推导出密钥。这就需要我们的MAC算法具有很好的抗暴力破解性。

MAC算法的缺陷

MAC算法的关键是发送者和接受者之间共享密钥，从而实现对消息完整性和认证的确认。但是MAC算法不能解决”第三方证明“ 和 ”防止否认“ 的问题。

第三方证明

假如小明给小刚发送了消息，小刚想向第三方机构证明这条消息确实是小明发出来的，但是MAC无法做到。

因为MAC是通过小明和小刚共享的密钥生成出来的，所以第三方机构只能确认这个MAC是由共享密钥生成的，但是不能确定是小明生成的还是小刚自己生成的。

防止否认

假如小明给小刚发送了消息，小刚收到消息之后做MAC验证，通过后知道消息是小明发出来的。

但是小明完全可以否认自己发送了这条消息，因为小刚拥有同样的密钥，可以伪造出同样的消息出来。

所以MAC算法无法做到防止否认。

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