hmac-sha1摘要算法以及C语言实现

最近在研究WPA2破解算法，里面涉及到了hmac-sha1摘要算法。
hmac算法是一种信息摘要算法，常常用于密码验证过程中。而hmac-sha1则是使用sha1作为具体摘要算法的。除了sha1外，还可以使用md5等。
各种信息摘要算法用于密码验证的基本流程如下：
1、客户端向服务器发出登录或其他操作请求；
2、服务器生成一个随机数，发送给客户端；
3、客户端把用户输入的密码和这个随机数通过某种算法，计算得到一个摘要值A，发送给服务器；
4、服务器端把存于数据库中的正确的密码和这个随机数通过该算法，计算得到一个摘要值B，如果A==B，那么服务器断定客户端有正确的密码。
上述过程就是一种密码质询（challenge）过程，其中提到的“某种算法”，可以有很多很多实现。一种比较简单的方法是，把密码与随机数串联后带入MD5算法，得到摘要值。
那么为什么需要hmac-sha1算法呢？个人的理解是这样的：
1、规范化质询算法；
2、提供更高强度的保护。
第一条很好理解。每个人都有自己的质询实现，比如我的质询方法是MD5(密码+随机数)，而他的质询方法是MD5(随机数+密码)，甚至MD5(密码+随机数*2)等等。规范化质询算法，有助于大家交流嘛～
第二条，是因为传统的MD5等算法的强度正在逐渐衰减，所以需要更加复杂的算法来保护数据。
OK，讲了这么多，就来讲讲C语言的实现吧。
其实我不是自己实现的，而是在github上找到了现成的开源代码，在此感谢#HREF"https://github.com/Akagi201/hmac-sha1"#-HREF1Akagi201/hmac-sha1#-HREF2项目。不过，该项目可以通过宏来选择是使用openssl里面的sha1算法还是使用该项目自己实现的sha1算法。为了减少文件数量，我还是用了openssl，并且稍微简化了以下代码。
先给出一个使用的例子：
main.c
+++code
#include <stdio.h>
#include "hmac.h"

int main()
{
    uint8_t t_key[]={'k','e','y'};
    uint8_t t_data[]={'h','e','l','l','o'};
    uint8_t t_result[256]={0};
    size_t t_len=sizeof(t_result);
    hmac_sha1(t_key,3,t_data,5,t_result,&t_len);
    int t_i;
    for(t_i=0;t_i<t_len;t_i++)
        printf("%x ",t_result[t_i]);
    return 0;
}
---code
编译的makefile很简单：
+++code
main: main.o hmac_sha1.o
	gcc main.o hmac_sha1.o -lcrypto -o main

main.o: main.c
	gcc -c main.c -o main.o

hmac_sha1.o: hmac_sha1.c
	gcc -c hmac_sha1.c -o hmac_sha1.o
---code
运行结果是：
+++code
b3 4c ea c4 51 6f f2 3a 14 3e 61 d7 9d f a7 a4 fb e5 f2 66
---code
以下就是该项目的源码，共hmac.h、hmac_sha1.c两个文件。
hmac.h
+++code
/**
* @file re_hmac.h  Interface to HMAC functions
*
* Copyright (C) 2010 Creytiv.com
*/

#ifndef HMAC_H_
#define HMAC_H_ (1)

#include <stdint.h>

void hmac_sha1(const uint8_t *k,   /* secret key */
        size_t lk,  /* length of the key in bytes */
        const uint8_t *d,   /* data */
        size_t ld,  /* length of data in bytes */
        uint8_t *out, /* output buffer, at least "t" bytes */
        size_t *t);

#endif // HMAC_H_
---code
hmac_sha1.c
+++code
/**
* @file hmac_sha1.c  Implements HMAC-SHA1 as of RFC 2202
*
* Copyright (C) 2010 Creytiv.com
*/
#include <string.h>
#include <stdint.h>

#include <openssl/sha.h>
#include <openssl/hmac.h>
#include <openssl/err.h>

#include "hmac.h"


/** SHA-1 Block size */
#ifndef SHA_BLOCKSIZE
#define SHA_BLOCKSIZE   (64)
#endif


/**
* Function to compute the digest
*
* @param k   Secret key
* @param lk  Length of the key in bytes
* @param d   Data
* @param ld  Length of data in bytes
* @param out Digest output
* @param t   Size of digest output
*/
void hmac_sha1(const uint8_t *k,  /* secret key */
        size_t lk,       /* length of the key in bytes */
        const uint8_t *d,  /* data */
        size_t ld,       /* length of data in bytes */
        uint8_t *out,      /* output buffer, at least "t" bytes */
        size_t *t) {
#ifdef USE_OPENSSL

	if (!HMAC(EVP_sha1(), k, (int)lk, d, ld, out, t)) {
		ERR_clear_error();
	}
#else
    SHA_CTX ictx, octx;
    uint8_t isha[SHA_DIGEST_LENGTH], osha[SHA_DIGEST_LENGTH];
    uint8_t key[SHA_DIGEST_LENGTH];
    uint8_t buf[SHA_BLOCKSIZE];
    size_t i;

    if (lk > SHA_BLOCKSIZE) {
        SHA_CTX tctx;

        SHA1_Init(&tctx);
        SHA1_Update(&tctx, k, lk);
        SHA1_Final(key, &tctx);

        k = key;
        lk = SHA_DIGEST_LENGTH;
    }

    /**** Inner Digest ****/

    SHA1_Init(&ictx);

    /* Pad the key for inner digest */
    for (i = 0; i < lk; ++i) {
        buf[i] = k[i] ^ 0x36;
    }
    for (i = lk; i < SHA_BLOCKSIZE; ++i) {
        buf[i] = 0x36;
    }

    SHA1_Update(&ictx, buf, SHA_BLOCKSIZE);
    SHA1_Update(&ictx, d, ld);

    SHA1_Final(isha, &ictx);

    /**** Outer Digest ****/

    SHA1_Init(&octx);

    /* Pad the key for outter digest */

    for (i = 0; i < lk; ++i) {
        buf[i] = k[i] ^ 0x5c;
    }
    for (i = lk; i < SHA_BLOCKSIZE; ++i) {
        buf[i] = 0x5c;
    }

    SHA1_Update(&octx, buf, SHA_BLOCKSIZE);
    SHA1_Update(&octx, isha, SHA_DIGEST_LENGTH);

    SHA1_Final(osha, &octx);

    /* truncate and print the results */
    *t = *t > SHA_DIGEST_LENGTH ? SHA_DIGEST_LENGTH : *t;
    memcpy(out, osha, *t);
#endif
}
---code