Comment et quand utiliser HMAC?
Je lisais HMAC sur wikipedia et j'étais confus sur quelques points.
- Où dois-je utiliser HMAC?
- Pourquoi la partie clé du hachage?
- Même si quelqu'un a utilisé avec succès une "attaque par extension de longueur", comment cela pourrait-il être utile à l'attaquant?
Un code d'authentification de message (MAC) est produit à partir d'un message et d'une clé secrète par un algorithme MAC. Une propriété importante d'un MAC est qu'il est impossible¹ de produire le MAC d'un message et d'une clé secrète sans connaître la clé secrète. Un MAC du même message produit par une clé différente ne semble pas lié. Même connaître le MAC d'autres messages n'aide pas à calculer le MAC d'un nouveau message.
Un HMAC est un MAC qui est basé sur une fonction de hachage . L'idée de base est de concaténer la clé et le message et de les hacher ensemble. Puisqu'il est impossible, étant donné un hachage cryptographique, de savoir de quoi il s'agit, le fait de connaître le hachage (ou même une collection de tels hachages) ne permet pas de trouver la clé. L'idée de base ne fonctionne pas tout à fait, en partie à cause de attaques d'extension de longueur , donc la construction HMAC réelle est un peu plus compliquée. Pour plus d'informations, parcourez la balise hmac sur Cryptography Stack Exchange , en particulier Pourquoi H (k || x) n'est-il pas une construction MAC sécurisée? , H (k || longueur || x) une construction MAC sécurisée? et fonctions HMAC vs MAC . Il existe d'autres façons de définir un MAC, par exemple des algorithmes MAC basés sur des chiffres de bloc tels que CMAC .
Un MAC authentifie un message. Si Alice voit un message et un MAC et connaît la clé secrète associée, elle peut vérifier que le MAC a été produit par un principal qui connaît la clé en effectuant elle-même le calcul MAC. Par conséquent, si un message est accompagné d'un MAC correct, cela signifie que ce message a été vu par un détenteur de la clé secrète à un moment donné. Un MAC est une signature basée sur une clé secrète, fournissant des assurances similaires à un schéma de signature basé sur la cryptographie à clé publique, comme les schémas RSA où le la signature doit avoir été produite par un mandant en possession de la clé privée.
Par exemple, supposons qu'Alice garde sa clé secrète pour elle et ne l'utilise que pour calculer les MAC des messages qu'elle stocke sur un serveur cloud ou d'autres supports de stockage non fiables. Si elle relit plus tard un message et voit un MAC correct qui lui est attaché, elle sait que c'est l'un des messages qu'elle a stockés dans le passé.
Un HMAC en lui-même ne fournit pas l'intégrité du message. Il peut être l'un des composants d'un protocole qui assure l'intégrité. Par exemple, supposons qu'Alice stocke des versions successives de plusieurs fichiers sur un support non fiable, avec leurs MAC. (Encore une fois, nous supposons que seule Alice connaît la clé secrète.) Si elle lit un fichier avec un MAC correct, elle sait que ce qu'elle a lu est une version précédente d'un fichier qu'elle a stocké. Un attaquant contrôlant le support de stockage pourrait toujours renvoyer des versions plus anciennes du fichier ou un autre fichier. Une façon possible d'assurer l'intégrité du stockage dans ce scénario serait d'inclure le nom de fichier et un numéro de version dans les données dont le MAC est calculé; Alice devrait se souvenir du dernier numéro de version de chaque fichier afin de vérifier qu'elle ne reçoit pas de données périmées. Une autre façon de garantir l'intégrité serait qu'Alice se souvienne du MAC de chaque fichier (mais un hachage ferait tout aussi bien dans ce scénario particulier).
¹ "Impossible" car nécessitant beaucoup plus de puissance de calcul qu'il n'est possible.
HMAC est une "signature" calculée souvent envoyée avec certaines données. Le HMAC est utilisé pour vérifier (authentifier) que les données n'ont pas été modifiées ou remplacées. Voici une métaphore:
Vous allez envoyer un colis à Sarah contenant une photo. Vous vous attendez à ce qu'elle ouvre le paquet et regarde la photo. À un moment donné, dans un proche avenir, vous vous attendez à ce qu'elle vous renvoie le colis contenant cette photo. Il est essentiel qu'elle remette la même photo dans l'emballage. Vous devez être absolument sûr qu'elle ne vous enverra pas une photo modifiée, même un peu, ou la remplacer par une autre. Vous avez des centaines de ces forfaits qui sortent quotidiennement avec différentes photos; vous ne vous souviendrez jamais de la photo avec autant de détails que vous pourriez dire si elle en a changé un peu (comme si elle avait retouché un petit zit sur son visage).
Voici ce que vous pouvez faire: Avant de lui envoyer le colis, placez une autre copie de la photo dans une petite boîte verrouillée. Gardez la clé. Placez la petite boîte verrouillée à l'intérieur du colis avec la photo originale que vous lui envoyez. Supposons qu'elle sache qu'elle ne doit pas retirer la boîte verrouillée de l'emballage. Lorsque vous recevez le colis d'elle, ouvrez-le, placez la photo sur la table. Ouvrez la boîte verrouillée, retirez la copie, comparez les deux. S'ils sont identiques, alors elle n'a pas modifié la photo (c'est "authentique"). Si la boîte verrouillée n'est pas dans le paquet ou que votre clé ne l'ouvre pas, supposez qu'elle a fait quelque chose de néfaste et jetez le paquet entier à la poubelle. La beauté ici est que vous n'avez pas besoin de "vous souvenir" de quoi que ce soit que vous lui avez envoyé à l'origine; tout ce dont vous avez besoin pour garantir la légitimité de la photo revient dans le colis.
Dans l'exemple ci-dessus, la petite boîte verrouillée représente un HMAC. Votre clé est la clé du HMAC. La photographie correspond aux données auxquelles vous appliquez le HMAC.
Ce qui précède est une métaphore aller-retour où vous seul avez une clé. Dans une situation différente, disons que vous envoyez souvent des colis à Tommy. Vous craignez que les transporteurs de courrier curieux ouvrent vos colis et remplacent les photos ou les changent. Vous faites la même chose avec la boîte verrouillée, sauf dans ce cas, vous laissez Tommy avoir une copie de la clé, de sorte que lorsqu'il reçoit un colis, il puisse ouvrir la boîte verrouillée incluse et comparer les photos lui-même. Si à la réception, il trouve que les photos diffèrent, que sa clé n'ouvre pas la boîte ou que la boîte manque, il sait que quelque chose est louche.
Les métaphores ci-dessus décrivent pourquoi les HMAC sont nécessaires mais pas tant comment ils fonctionnent. Modifions à nouveau la métaphore pour nous rapprocher de leur fonctionnement:
Gardons l'imagerie mentale du colis avec la photo: vous voulez la poster, puis la recevoir à nouveau comme avant, en vous assurant que la photo n'a pas été modifiée ou remplacée par le destinataire, ou pendant le voyage aller-retour.
Avant de fermer le colis et de le poster, vous faites une copie de la photo. Pas de boîte verrouillée cette fois, au lieu de cela, vous effleurez la copie avec un mélange de produits chimiques liquides. Vous seul connaissez la recette (clé) de ce mélange, et chaque fois que vous frottez une copie, vous utilisez exactement les mêmes coups de pinceau. Le mélange tourbillonnera et brouillera la copie de la photographie en quelque chose qui ressemble à de l'art moderne; appelons cela un HMAC. Vous ne savez pas exactement à quoi il ressemblera après le séchage, mais vous savez que si vous brossez deux photos identiques avec la même recette et les mêmes coups de pinceau, les HMAC résultants auront la même apparence. Vous placez donc le HMAC séché dans l'emballage avec la photo originale et l'envoyez à Sarah.
Lorsque vous récupérez le colis de Sarah, il contient ce que vous espérez être la photographie originale non modifiée ainsi que ce que vous attendez du HMAC que vous avez créé et inclus avec. Retirez la photo de l'emballage, copiez-la et créez un autre HMAC avec cette copie (appliquez votre mélange/coups de pinceau). Comparez le HMAC que vous venez de créer avec le HMAC qui est revenu dans le package. S'ils sont identiques, vous pouvez être sûr que Sarah et les facteurs n'ont pas modifié la photo.
Si Sarah avait modifié la photo, les HMAC ne seront pas identiques. Si Sarah avait modifié le HMAC, les HMAC ne seront pas identiques. Si Sarah avait modifié la photo et tenté de créer un nouveau HMAC, les HMAC ne seront pas identiques (elle ne connaît pas votre recette).
Ainsi, vous savez si la photo (les données) est authentique ou non, c'est exactement à cela que servent les HMAC.
La réponse courte est "HMAC fournit des signatures numériques en utilisant clés symétriques au lieu de PKI". Essentiellement, si vous ne voulez pas traiter les complexités des clés publiques/privées, de la racine de la confiance et des chaînes de certificats, vous pouvez toujours avoir une signature numérique fiable avec HMAC. HMAC s'appuie sur une cryptographie à clé symétrique et des secrets pré-partagés au lieu de paires privées/publiques. L'inconvénient est le même qu'avec la cryptographie à clé symétrique en général - vous devez maintenant vous soucier de la distribution et de la protection de vos clés secrètes.
1 . Vous utilisez HMAC quand vous le souhaitez intégrité des données conservées (et authenticité)
2. La clé fait partie du HMAC, car il s'agit d'un secret partagé connu entre 2 parties uniquement et seules celles-ci peuvent créer le HMAC et personne d'autre. (Assure authenticité)
3. Les attaques par extension de longueur sont impossible sur HMAC. Les MAC d'autre part ajoutent simplement la clé au message, qui y est sensible. HMAC a été introduit pour surmonter cette attaque contre les MAC.
Les HMACS sont utilisés lorsque vous devez vérifier deux "intégrité" et "authenticité". Par exemple: envisagez un scénario dans lequel vous recevez une donnée avec son hachage - vous pouvez vérifier l'intégrité du message en recalculant le hachage du message et en le comparant avec le hachage que vous avez reçu. Cependant, vous ne savez pas avec certitude si le message et le hachage ont été envoyés par une personne que vous connaissiez/faites confiance. Si vous aviez eu recours à HMACS, vous pourriez recalculer le HMAC à l'aide d'une clé secrète que seuls vous et une partie de confiance connaissez, et la comparer avec le HMAC que vous venez de recevoir - en fait, dans le but de "l'authenticité".
Comme je l'ai mentionné plus tôt, le secret de la clé garantit que le HMAC a été calculé par une partie de confiance.
Les HMACS ne sont pas des hachages à clé. Les attaques par extension de longueur sont possibles lorsque vous avez utilisé des hachages à clé, pas HMACS. Pour plus de lecture, vous voudrez peut-être consulter this .
[ÉDITER]
Réponse modifiée pour répondre au commentaire ci-dessous: - "Je ne comprends toujours pas pourquoi la clé est dans le message? Je ne connais pas la clé publique de la partie? Si je connais la clé publique, alors pourquoi la clé dans le message est-elle plutôt moi en utilisant la clé déjà connue? Si je ne connais pas la clé, pourquoi devrais-je faire confiance à cette partie? "
- La clé n'est pas "dans" le message. La clé est utilisée pour générer le HMAC à partir d'un message. La clé utilisée pour générer HMACS n'est pas la "clé publique" de personne. C'est plus comme un secret partagé entre deux parties. Vous pouvez consulter la méthode d'authentification REST API pour les éléments AWS pour mieux comprendre comment HMACS est utilisé pour la signature d'URL.