消息认证码MAC：特性与数字签名应用

本文主要介绍了消息认证码（MAC）及其特点，以及散列函数在信息认证中的作用。 在信息安全领域，消息认证码（MAC）是一种用于确保数据完整性和验证发送者身份的重要工具。MAC可以看作是一种加密性质的校验和，通过一个密钥将任意长度的报文压缩为固定长度的验证码。例如，MAC值可以用公式表示为MAC = CK(M)，其中CK代表密钥，M代表报文。由于MAC是对报文和密钥的函数，所以它是多对一的关系，这意味着可能有多个不同的报文对应于相同的MAC值。然而，找到两个具有相同MAC值的报文在计算上是非常困难的，这保证了MAC在防止数据篡改方面的作用。 信息认证通常包括确保报文完整性、验证发送者身份以及防止抵赖等需求。为了实现这些目标，信息认证技术分为几种类型，如报文加密、消息认证码（MAC）和散列函数（Hash）。加密认证主要适用于明文报文，而当报文是二进制文件时，MAC和散列函数更为适用。 MAC的主要优点在于它结合了报文和密钥来生成验证码，这个过程类似于加密但不可逆。接收者可以通过重新计算MAC并与附在报文上的MAC进行比较，来验证报文的完整性和来源。MAC常用于那些只需要验证而不需保密的场景，或者在需要长期保存文档以供日后查证时。 散列函数，又称为OneWayHashFunction或杂凑函数，与MAC类似，将变长的报文压缩为固定长度的数据块。不过，散列函数通常是公开的，不涉及密钥，且主要用于检测报文是否被修改和在数字签名中使用。散列函数应具备单向性，即给定散列值难以反推出原始报文；弱抗冲突性，即找到两个散列值相同的报文在计算上不易；以及强抗冲突性，即避免出现大量报文有相同的散列值，以防止“生日攻击”。 MAC和散列函数都是确保网络通信安全的关键组件，它们在不同的应用场景中各自发挥着重要作用。MAC提供了一种基于密钥的认证方式，适合保护敏感信息的交换，而散列函数则更侧重于公开信息的完整性验证，常用于文件校验和数字签名。两者共同构成了信息安全体系中的重要支柱。