Spring Boot对访问密钥加解密——HMAC-SHA256

devtools/2025/1/2 14:18:45/

HMAC-SHA256 简介

HMAC-SHA256 是一种基于 哈希函数 的消息认证码（Message Authentication Code, MAC），它结合了哈希算法（如 SHA-256）和一个密钥，用于验证消息的完整性和真实性。

HMAC 是 “Hash-based Message Authentication Code” 的缩写，它广泛应用于网络通信中，用于保证消息在传输过程中未被篡改，同时也可以校验消息是否来自可信方。

HMAC-SHA256 的组成

HMAC-SHA256 的运算公式如下：

HMAC(key, message) = SHA256((key ⊕ opad) || SHA256((key ⊕ ipad) || message))

  • key：一个秘密密钥，用于认证消息，只有通信双方知道。

  • message：需要进行签名的消息内容。

  • SHA256：一种安全的哈希函数，用于生成固定长度的摘要值。

  • ⊕：按位异或操作（XOR）。

  • opad 和 ipad

    ：

    • opad：外部填充字节 (0x5c)。
    • ipad：内部填充字节 (0x36)。
流程解释：
  1. 将密钥与 ipad 结合，并将其与消息一起进行第一次哈希。
  2. 将密钥与 opad 结合，并将其与第一次哈希的结果一起进行第二次哈希。
  3. 最终输出 HMAC 值。

HMAC-SHA256 的特点

  1. 基于密钥：
    • 与普通的 SHA256 不同，HMAC-SHA256 引入了密钥，只有通信双方知道密钥，保证了消息的认证性。
  2. 抗篡改：
    • 如果消息在传输过程中被篡改，HMAC 认证将失败。
  3. 抗重放攻击：
    • 通常结合时间戳（timestamp）或随机数（nonce），防止消息被恶意重放。
  4. 性能高效：
    • 基于哈希函数的算法速度快，适合高并发场景。
  5. 简单易用：
    • 常用于 REST API、签名验证和网络协议中。

HMAC-SHA256 的应用场景

  1. API 鉴权：
    • 许多云服务和 API 平台（如 AWS、阿里云等）使用 HMAC-SHA256 来验证 API 请求的真实性和完整性。
  2. 消息完整性校验：
    • 用于验证消息在传输过程中未被篡改。
  3. 数据完整性校验：
    • 用于验证文件或数据传输的完整性（结合密钥，防止恶意伪造）。
  4. 通信协议：
    • 用于加密通信协议（如 TLS）的消息认证。
  5. Token 签名：
    • 用于生成和验证基于密钥的 Token，如 JWT（JSON Web Token）的签名部分。

HMAC-SHA256 的优点

  1. 安全性强：
    • 基于 SHA-256 的安全性，结合密钥使用，安全性更高。
  2. 对抗攻击：
    • 有效抵抗暴力破解、哈希碰撞和中间人攻击。
  3. 跨平台支持：
    • 各种编程语言和库都支持 HMAC-SHA256。
  4. 性能优越：
    • 计算量小，适合高性能需求的场景。

HMAC 与其他加密算法的对比

特性HMAC-SHA256RSA 签名普通哈希
是否需要密钥是是否
加密/认证用途认证认证和加密数据完整性校验
性能高效较慢高效
应用场景API 鉴权、消息验证数字签名、PKI文件校验、数据校验

常见问题

  1. HMAC-SHA256 与普通 SHA-256 有什么区别？
    • SHA-256 是一种单向哈希算法，用于生成固定长度的摘要值；
    • HMAC-SHA256 是基于 SHA-256 和密钥的消息认证码，除了生成摘要外，还能验证消息来源和完整性。
  2. HMAC-SHA256 的密钥如何管理？
    • 密钥必须严格保密，通常存储在安全的配置文件或密钥管理服务（如 AWS KMS）中。
  3. 是否需要 HTTPS？
    • HMAC-SHA256 可以防止消息篡改，但不能保护消息的机密性。建议配合 HTTPS 使用。
  4. 可以用 HMAC-SHA256 替代 RSA 签名吗？
    • 如果双方共享密钥，HMAC-SHA256 是更高效的选择；
    • 如果需要非对称签名或验证，应该使用 RSA。

代码示例

客户端示例

假设这是一个Java客户端（可能是后端服务或桌面应用等），要调用你的服务接口 /api/secure，并用 HMAC-SHA256 做签名。

java">import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.Base64;public class HmacClientExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 1) 准备必要参数String accessKeyId = "myKeyId";String accessKeySecret = "myKeySecret"; // 保密String method = "POST";String path = "/api/secure";// 例如携带一个 timestamp (yyyyMMddHHmmss)String timestamp = LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmss"));// 2) 如果有请求体，需要计算 bodyHash (这里只是示例)//   实际可对 JSON 字符串做 MD5 或 SHA256，再 Hex 或 Base64String requestBody = "{\"foo\":\"bar\"}"; // JSONString bodyHash = sha256Hex(requestBody);// 3) 拼装 StringToSign (示例逻辑，可自定义)//    这里用换行分隔 method, path, timestamp, bodyHashString stringToSign = method + "\n" + path + "\n" + timestamp + "\n" + bodyHash;// 4) 做 HMAC-SHA256String signature = hmacSha256Base64(stringToSign, accessKeySecret);// 5) 将签名和 keyId、timestamp 放到 HTTP 头部//    伪代码: 构建 HTTP 请求System.out.println("X-AccessKeyId: " + accessKeyId);System.out.println("X-Timestamp: " + timestamp);System.out.println("X-Signature: " + signature);// 之后再把 requestBody 当作 JSON 发出 (POST)// ...// 这是示例演示，真实项目中可用 HttpClient、OkHttp 等发请求}/*** 计算字符串的 SHA-256 再转 hex (可选：也可用 Base64)*/private static String sha256Hex(String data) throws Exception {MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");byte[] bytes = digest.digest(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));return bytesToHex(bytes);}/*** HMAC-SHA256 + Base64*/private static String hmacSha256Base64(String data, String secret) throws Exception {Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA256");SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(secret.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "HmacSHA256");mac.init(keySpec);byte[] rawHmac = mac.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));return Base64.getEncoder().encodeToString(rawHmac);}private static String bytesToHex(byte[] bytes) {StringBuilder sb = new StringBuilder(bytes.length * 2);for (byte b : bytes) {sb.append(String.format("%02x", b));}return sb.toString();}
}
  • 核心：StringToSign 拼装 + HMAC-SHA256 计算签名 + 在请求头中带上 accessKeyId、timestamp、signature。
  • bodyHash 的计算方式可自行定义，也可以用 MD5、直接放明文 body 等。只要客户端和服务端保持一致即可。

服务端示例 (Spring Boot)

下面以 Spring Boot + Controller 为例，展示如何验证签名。主要逻辑：

  1. 从 HTTP 头中取 X-AccessKeyId, X-Timestamp, X-Signature。
  2. 根据 accessKeyId 找到 secret；
  3. 用相同的方式拼装 StringToSign；
  4. 做同样的 HMAC-SHA256 计算；
  5. 比对与客户端传来的 signature 是否相同。

2.1 Controller 示例

java">@RestController
@RequestMapping("/api")
public class SecureApiController {// 示例：内存中保存 keyId -> keySecret 映射private Map<String, String> keyStore = new HashMap<>();public SecureApiController() {// 假设这里初始化了一个myKeyId -> myKeySecretkeyStore.put("myKeyId", "myKeySecret");}@PostMapping("/secure")public ResponseEntity<?> secureEndpoint(HttpServletRequest request,@RequestBody(required=false) String body // raw JSON) {try {// 1) 从header读取String accessKeyId = request.getHeader("X-AccessKeyId");String timestamp = request.getHeader("X-Timestamp");String clientSignature = request.getHeader("X-Signature");if (accessKeyId == null || timestamp == null || clientSignature == null) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("Missing auth headers");}// 2) 查找keySecretString keySecret = keyStore.get(accessKeyId);if (keySecret == null) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("Invalid accessKeyId");}// 3) 计算 bodyHash(可选)//    假设客户端用了 sha256Hex(body)String bodyHash = sha256Hex(body == null ? "" : body);// 4) 与客户端相同的拼接方式String method = request.getMethod(); // "POST"String path = request.getRequestURI(); // "/api/secure"// StringToSignString stringToSign = method + "\n" + path + "\n" + timestamp + "\n" + bodyHash;// 5) 服务端做 HMAC-SHA256String serverSignature = hmacSha256Base64(stringToSign, keySecret);// 6) 比对签名if (!serverSignature.equals(clientSignature)) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("Signature mismatch");}// 7) 可选校验: timestamp 是否过期if (!checkTimestampValid(timestamp)) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("Timestamp expired or invalid");}// 8) 一切正常return ResponseEntity.ok("Success! Request body was: " + body);} catch (Exception e) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.UNAUTHORIZED).body("Auth error: " + e.getMessage());}}// 计算 SHA256Hexprivate String sha256Hex(String data) throws Exception {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");byte[] digest = md.digest(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));return bytesToHex(digest);}// HMAC-SHA256 + Base64private String hmacSha256Base64(String data, String secret) throws Exception {Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA256");SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(secret.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "HmacSHA256");mac.init(keySpec);byte[] rawHmac = mac.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));return Base64.getEncoder().encodeToString(rawHmac);}private String bytesToHex(byte[] bytes) {StringBuilder sb = new StringBuilder(bytes.length * 2);for (byte b : bytes) {sb.append(String.format("%02x", b));}return sb.toString();}// 时间戳校验 (±15分钟示例)private boolean checkTimestampValid(String timestampStr) {try {// 这里假设 timestampStr 是 yyyyMMddHHmmssDateTimeFormatter fmt = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmss");LocalDateTime reqTime = LocalDateTime.parse(timestampStr, fmt);LocalDateTime now = LocalDateTime.now();return !reqTime.isBefore(now.minusMinutes(15)) && !reqTime.isAfter(now.plusMinutes(15));} catch (Exception e) {return false;}}
}
  • 注意：上面为了演示方便，用 @RequestBody(required=false) String body 直接拿到原始 JSON 字符串，再做 sha256Hex；如果是对象映射，你要注意读取流和计算摘要的先后顺序。
  • 你也可以在 Filter 或 Interceptor 里做这个签名验签逻辑，避免在每个 Controller 里写。
  • timestamp 校验 + 可能的 nonce 防重放（可用 Redis 记录 5 分钟内出现过的 (accessKeyId,timestamp,nonce)），以更好地防御重复调用。

总结

  1. 客户端
    • 准备 accessKeyId, accessKeySecret；
    • 拼出 StringToSign（通常包含 method、path、timestamp、bodyHash 等）；
    • HMAC-SHA256( StringToSign, accessKeySecret ) → signature；
    • 在 HTTP 请求头里带上 accessKeyId, signature, timestamp；
    • 用 JSON 作为请求体时，别忘了和服务端在 bodyHash 算法上保持一致。
  2. 服务端
    • 通过 accessKeyId 找到对应的 accessKeySecret；
    • 按同样规则构造 StringToSign；
    • 计算 HMAC-SHA256 并和客户端的 signature 对比；
    • 一致则通过，不一致则 401/403；
    • 可加时间戳、nonce、限流 等加强安全性。
  3. 优点
    • 不需要公钥/私钥，也不需要RSA 加解密；
    • 计算速度快、实现相对简单；
    • 通用性强，许多云厂商、API网关都采用类似 HMAC 签名模式。
  4. 注意
    • 一定要保护好 accessKeySecret，客户端泄露就会被冒用。
    • 使用 HTTPS 来保证传输安全，防止中间人截获签名或篡改。
    • 若对大文件、流式上传等，需要在数据处理上稍作适配（hash可能需分段计算）。

这套 HMAC-SHA256 签名鉴权就是在很多云服务（阿里云、AWS、腾讯云）都在用的模式。只要客户端与服务端约定好StringToSign 的拼装方式、accessKeyId → secret 映射、时间戳/nonce防重放，就能形成一套轻量、高效的对外接口鉴权机制。


http://www.ppmy.cn/devtools/146872.html

相关文章

！倒序数 ！

！倒序数 ！

时间限制&#xff1a;C/C 1000MS&#xff0c;其他语言 2000MS 内存限制&#xff1a;C/C 256MB&#xff0c;其他语言 512MB 难度&#xff1a;中等 分数&#xff1a;100 OI排行榜得分&#xff1a;12(0.1*分数2*难度) 描述 输入一个非负整数&#xff0c;输出这个数的倒序数。例如…
阅读更多...
软件测试面试八股文，查漏补缺（附文档）

软件测试面试八股文，查漏补缺（附文档）

大家好&#xff0c;最近有不少小伙伴在后台留言&#xff0c;准备面试了&#xff0c;又不知道从何下手&#xff01;为了帮大家节约时间&#xff0c;特意准备了一份面试相关的资料&#xff0c;内容非常的全面&#xff0c;真的可以好好补一补&#xff0c;希望大家在都能拿到理想的…
阅读更多...
【C#】int与byte[]数组互转

【C#】int与byte[]数组互转

1. int转byte[] 1.1 C#代码 //C#代码 int intNum 728; byte[] byteNum BitConverter.GetBytes(intNum);//byteNum[0]216 //byteNum[1]2 //byteNum[2]0 //byteNum[3]01.2 等效C语言代码 //C语言代码 int intNum 728; uint8_t byteNum[4] {0}; memcpy(byteNum, &in…
阅读更多...
【深度学习】RNN循环神经网络的原理

【深度学习】RNN循环神经网络的原理

sentiment analysis&#xff0c;根据评价来判断为好评还是差评。例如I hate this boring movie&#xff0c;每个单词都用一个张量[100]进行表示&#xff0c;整句话就可以用张量[5, 100]进行表示。每个单词经过线性层操作之后&#xff08;w和b的shape为[100, 2]&#xff09;&…
阅读更多...
Python中SKlearn的K-means使用详解

Python中SKlearn的K-means使用详解

文章目录 Python中SKlearn的K-means使用详解一、引言二、K-means算法原理三、使用SKlearn进行K-means聚类的步骤1、导入必要的库2、生成数据集3、创建K-means模型并设置参数4、训练模型5、预测簇标签6、可视化结果 四、总结 Python中SKlearn的K-means使用详解 一、引言 K-mea…
阅读更多...
自学记录鸿蒙API 13：实现智能文本识别Core Vision Text Recognition

自学记录鸿蒙API 13：实现智能文本识别Core Vision Text Recognition

在完成语音助手项目后&#xff0c;我想试试其他的AI的API 13&#xff0c;于是我瞄上了——智能文本识别。通过研究HarmonyOS Next最新版本API 13中的Core Vision Text Recognition API&#xff0c;我深刻感受到了鸿蒙生态在计算机视觉领域的强大支持。该API能够快速将图像中的文…
阅读更多...
邮件传输协议

邮件传输协议

邮件传输协议主要包括SMTP、POP3和IMAP这三种 一、SMTP 简单邮件传输协议&#xff08;SMTP&#xff09;&#xff0c;用于发送电子邮件&#xff0c;它定义了电子邮件客户端与服务器之间&#xff0c;以及服务器与服务器之间的通信规则‌。 SMTP协议采用客户端-服务器模式&#…
阅读更多...
Redis 性能优化策略

Redis 性能优化策略

一、引言 在当今数字化时代&#xff0c;Redis 作为一款高性能的键值对存储数据库&#xff0c;在众多领域中发挥着关键作用。无论是应对高并发的 Web 应用场景&#xff0c;还是满足大数据量下的快速读写需求&#xff0c;Redis 都展现出了卓越的性能优势。然而&#xff0c;随着业…
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023