c++ - 使用 openssl 的 SHA 512 HMAC 消息身份验证问题

Question

我需要验证一个websocket端点来订阅私有(private)数据，验证步骤如下:

1. 使用 SHA-256 算法散列挑战
2. Base64 解码您的 api_secret
3. 使用步骤 2 的结果使用 HMAC-SHA-512 算法对步骤 1 的结果进行散列
4. 对第3步的结果进行Base64编码

我在我的 C++ 程序中使用 openssl 进行所有加密，并且我正在使用我在 stackoverflow 上找到的一些 base64 编码和解码算法，但是我无法遵循身份验证过程并产生正确的结果。

我相信 base64 解码器是正确的，因为当我解码 secret 时它会生成正确的二进制文件，此外 openssl sha256 算法也是正确的，因为它会为挑战生成正确的哈希值，(我使用 cryptiis 在线 base64 解码器和 sha256来验证这一点)，我在最后一步使用 openssl HMAC 或 base64 编码器的方式一定有问题。

#include <openssl/sha.h>
#include <cstdio>
#include <cstring>

void sha256(const char *string, char outputBuffer[65])
    {
        unsigned char hash[SHA256_DIGEST_LENGTH];
        SHA256_CTX sha256;
        SHA256_Init(&sha256);
        SHA256_Update(&sha256, string, strlen(string));
        SHA256_Final(hash, &sha256);
        for (int i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; ++i) {
            sprintf(outputBuffer + (i * 2), "%02x", hash[i]);
        }
        outputBuffer[64] = 0;
    }

#include <openssl/bio.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <cstring>
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>

namespace {
        struct BIOFreeAll { void operator()(BIO* p) { BIO_free_all(p); } };
    }

    auto Base64Encode(const std::vector<unsigned char>& binary)
    {
        std::unique_ptr<BIO,BIOFreeAll> b64(BIO_new(BIO_f_base64()));
        BIO_set_flags(b64.get(), BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);
        BIO* sink = BIO_new(BIO_s_mem());
        BIO_push(b64.get(), sink);
        BIO_write(b64.get(), binary.data(), binary.size());
        BIO_flush(b64.get());
        const unsigned char* encoded;
        const unsigned long len = BIO_get_mem_data(sink, &encoded);
        return std::basic_string<unsigned char>{encoded, len};
    }

    // Assumes no newlines or extra characters in encoded string
    std::vector<unsigned char> Base64Decode(const char* encoded)
    {
        std::unique_ptr<BIO,BIOFreeAll> b64(BIO_new(BIO_f_base64()));
        BIO_set_flags(b64.get(), BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);
        BIO* source = BIO_new_mem_buf(encoded, -1); // read-only source
        BIO_push(b64.get(), source);
        const int maxlen = strlen(encoded) / 4 * 3 + 1;
        std::vector<unsigned char> decoded(maxlen);
        const int len = BIO_read(b64.get(), decoded.data(), maxlen);
        decoded.resize(len);
        return decoded;
    }

#include <openssl/hmac.h>

int main(int argc, const char * argv[])
{
    const char* challenge = "c100b894-1729-464d-ace1-52dbce11db42";
    static char buffer[65];
    sha256(challenge, buffer);
    printf("%s\n", buffer);

    const char* encoded = "7zxMEF5p/Z8l2p2U7Ghv6x14Af+Fx+92tPgUdVQ748FOIrEoT9bgT+bTRfXc5pz8na+hL/QdrCVG7bh9KpT0eMTm";
    std::cout << "encoded = " << encoded << std::endl;

    const std::vector<unsigned char> decoded = Base64Decode(encoded);
    std::cout << "decoded = " << decoded.data() << '\n';

    // The data that we're going to hash using HMAC
    std::basic_string<unsigned char> data =  {decoded.data(), decoded.size()};

    unsigned char* digest;

    // Using sha512 hash engine here.
    // You may use other hash engines. e.g EVP_md5(), EVP_sha224, EVP_sha512, etc
    digest = HMAC(EVP_sha512(), data.c_str(), data.size(), reinterpret_cast<unsigned char*>(buffer), strlen(buffer), NULL, NULL);

    // Be careful of the length of string with the choosen hash engine. SHA1 produces a 20-byte hash value which rendered as 40 characters.
    // Change the length accordingly with your choosen hash engine
    char mdString[128];
    for(int i = 0; i < 64; ++i)
        sprintf(&mdString[i*2], "%02x", (unsigned int)digest[i]);

    printf("HMAC digest: %s\n", mdString);

    const std::vector<unsigned char> binary{&digest[0], &digest[127] + 1};
    const std::basic_string<unsigned char> encoded_result = Base64Encode(binary);
    for (unsigned i = 0; i < 64; ++i)
    {
        std::cout << std::hex << std::setw(2)  << (unsigned int)encoded_result[i];
    }
    std::cout << '\n';
    return 0;
}

代码可能无法第一次编译，因为我已经从一个更大的存储库中提取了代码片段，但是如果将所有代码都放入一个文件中，它应该可以编译(或者需要很少的努力才能成功编译)。当初始挑战的值为

"c100b894-1729-464d-ace1-52dbce11db42"

API 的 secret 是

"7zxMEF5p/Z8l2p2U7Ghv6x14Af+Fx+92tPgUdVQ748FOIrEoT9bgT+bTRfXc5pz8na+hL/QdrCVG7bh9KpT0eMTm"

HMAC 摘要后面的行应该是带符号的输出，我希望它是

"4JEpF3ix66GA2B+ooK128Ift4XQVtc137N9yeg4Kqsn9PI0Kpzbysl9M1IeCEdjg0zl00wkVqcsnG4bm nlMb3A=="

其实是

"336e394b567a55634d46376478344b594354767267636d39456f584f51326c376f334f2f3348796f6939647a7a516a456e41786c3551537541453930422f424b".

更麻烦的是，我能够非常简单地使用库函数使用 python 和 C# 复制正确的结果，我很不确定我哪里出错了。

Answer 1

您似乎过分喜欢对数据进行十六进制编码!

首先，在您的 sha256 函数中，您正确地散列数据以获得 32 字节的摘要，但随后您对其进行十六进制编码以获得 64 个十六进制字符(加上空终止符)，稍后您用作 HMAC 的输入。您需要使用那些原始的 32 个字节。

然后，在计算出 HMAC 并对结果进行 base 64 编码之后，在打印出来之前对 那个 进行十六进制编码。没有必要这样做，base 64 已经包含可打印字符。

去掉进行十六进制编码的那两个循环(并更改 sha256 以便返回正确的缓冲区)，它应该可以正常工作。