HMAC结合“挑战/响应”保障数据传输安全

1、流程图：

         HMAC的一个典型应用是结合“挑战/响应”（Challenge/Response）来保障客户端和服务器传输数据的安全性 。

2、安全性分析：

         使用的密钥是双方事先约定的，第三方不可能知道。从整个流程可看出，攻击者只能截获作为“挑战”的随机数和作为“响应”的HMAC结果，无法根据这两个数据推算出密钥。由于不知道密钥，所以攻击者无法伪造出正确的响应。同时，由于每次请求获得的“挑战”随机数都不一样，攻击者也无法对请求进行重放攻击。

3、HMAC Python实例：

3.1、源代码：

客户端代码：

#coding:utf-8,
#!/usr/bin/env python
#说明：用户向服务器发起RPC请求，用于更新用户名字、地址等信息。
import xmlrpclib,hmac,hashlib
key = "d5ea6c5905746ebb826a9c8ad31db1be" #密钥
name = "Andy"
address = "WaltStreet";

server = xmlrpclib.ServerProxy("http://10.80.21.34:8888")
challenge =  server.getChallenge(); #向服务器获取“挑战”码
message = name + address + challenge; #组合明文消息和“挑战”码
signature = hmac.new(key,message).hexdigest() #获取明文消息摘要
print server.updateMsg(signature,name,address) #提交用户信息的请求

服务端代码：

#coding:utf-8,
#!/usr/bin/env python
#说明：服务器验证来客户端的请求是否合法，以及对请求进行处理。
import SimpleXMLRPCServer,hmac,hashlib,random
key = "d5ea6c5905746ebb826a9c8ad31db1be" #密钥，实际应用中可以从数据库中获取

class MyClass:
    challenge = '';    
    def getChallenge(self): #生成32位的随机数“挑战”码
        self.challenge = "".join([random.choice("0123456789abcdefghjijklmnopqrstuvwxyz") for i in range(0,32)])
        return self.challenge;
    def updateMsg(self, signature, name , address): #请求处理
        message = name + address + self.challenge; #组合明文消息和“挑战”码
        if hmac.new(key,message).hexdigest() != signature: #对比两者是否一致
            return "Authen Failed! Forbidden !" 
        else:
            return 'Update success!'
            
server_object = MyClass()
server = SimpleXMLRPCServer.SimpleXMLRPCServer(("0.0.0.0", 8888)) 
server.register_instance(server_object)  #注册RPC服务
print "Listening on port 8888"
server.serve_forever()

3.2、过程分析：

（1）、在服务器端启动监听：

（2）、执行客户端代码，wireshark抓包如下：

（3）、服务器返回认证通过：

（4）、修改代码使得客户端和服务器密钥不一致，则认证失败。