【密码学】一文读懂HKDF

简介: 我这又来水一篇文章,来聊一下HKDF(基于HMAC的密钥导出函数)。密钥派生函数是密钥管理的组成部分,他的目标是通过一些初始的数据派生出来密码学安全的随机密钥。

【密码学】一文读懂HKDF


$21WC@R%~M`J4]6IVG]JM}N.jpgHKDF

我这又来水一篇文章,来聊一下HKDF(基于HMAC的密钥导出函数)。密钥派生函数是密钥管理的组成部分,他的目标是通过一些初始的数据派生出来密码学安全的随机密钥。


前置知识

因为这个密钥导出函数是基于HMAC的,因此呢,需要先来回顾一下HMAC的先关知识。有关HMAC的详细知识,读者可以自行回顾一下我之前写过的HMAC的相关文章,这里贴一张之前文章当中出现的图。

{LTL~)R8_FBZSO]F@FQE{4B.pngHMAC结构


算法流程

对于HKDF算法主要分为如下两个步骤

Extract

对于Extract方法来说,他的输入实际上就是HMAC的输入,如果salt不传的话,默认是哈希长度相等的0字节序列。然后 PRK = HMAC(salt, IKM)

Expand

对于扩展算法来说,这个就是生成整个密钥流的关键函数了,如下图所示:

FP1XCNU]0BE94LEZ)F1M8(S.pngHKDF-Expand

最终输出 T(1) || T(2) ...根据具体长度输出所需要生成的密钥。


代码实现

这里借鉴了Go的官方库的写法,感觉Go官方库实现的这些代码还是相当不错的。

package hkdf
import (
  "crypto/hmac"
  "hash"
  "io"
)
type HKDF struct {
  hashFunc hash.Hash
  size     int
  info    []byte
  counter byte
  prev []byte
  buf  []byte
}
// Extract HKDF-Extract(salt, IKM) -> PRK
func Extract(hash func() hash.Hash, secret, salt []byte) []byte {
  if salt == nil {
    salt = make([]byte, hash().Size())
  }
  hashFunc := hmac.New(hash, salt)
  hashFunc.Write(secret)
  return hashFunc.Sum(nil)
}
func (f *HKDF) Read(p []byte) (int, error) {
  need := len(p)
  n := copy(p, f.buf)
  p = p[n:]
  for len(p) > 0 {
    f.hashFunc.Reset()
    f.hashFunc.Write(f.prev)
    f.hashFunc.Write(f.info)
    f.hashFunc.Write([]byte{f.counter})
    f.prev = f.hashFunc.Sum(f.prev[:0])
    f.counter++
    f.buf = f.prev
    n = copy(p, f.buf)
    p = p[n:]
  }
  f.buf = f.buf[n:]
  return need, nil
}
// Expand HKDF-Expand(PRK, info, L) -> OKM
func Expand(hash func() hash.Hash, prk, info []byte) io.Reader {
  hashFunc := hmac.New(hash, prk)
  return &HKDF{hashFunc, hashFunc.Size(), info, 1, nil, nil}
}
func New(hash func() hash.Hash, secret, salt, info []byte) io.Reader {
  prk := Extract(hash, secret, salt)
  return Expand(hash, prk, info)
}


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