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重复性攻击保护的HMAC-MD5 IP 认证( 二 )

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MD5产生一个128位的散列值用作认证数据，它自然的64位一行，这样对那些双字长的机器
就不需要任何的补位 。
2.数据包格式
--------------- --------------- --------------- ---------------
NextHeaderLengthRESERVED
--------------- --------------- --------------- ---------------
SPI
--------------- --------------- --------------- ---------------
ReplayPrevention
--------------- --------------- --------------- ---------------
AuthenticationData
--------------- --------------- --------------- ---------------
12345678123456781234567812345678
NextHeader(下个报头),RESERVED（保留）,和SPI（安全参数索引）字段在[RFC-1826]中讲
述了 。Length（长度）字段是ReplayPrevention（重复防护）字段和32位字的认证数据的长度 。
2.1重复攻击防护
ReplayPrevention（重复攻击）字段是一个64位的字段，用以确保通讯双方交换的每个数据包
没有重复，每一个IPsec安全协会指定自己协会中是否使用重复性攻击防护，假如不用，那么
AuthenticationData（认证数据）字段将直接跟在SPI字段后面 。ReplayPrevention字段是一个以1
开头的加法计数器 。
共享密钥不能用太长的时间以至于计数器超值，也就是使用同一个密钥传输的超过2^64个数
据包，接收时，重复值会增长，应用程序可能会收到的杂乱的包，杂乱包的数量是一个应用细节，
假如支持“杂乱窗口”，应用程序会确定所有的包以前没有收到过，也就是，应用程序最多只会收
到一次数据包 。
当目的地址是多点传送地址时，重复性攻击防护在使用，对此多点传送地址不只一个遵循同一
个IPsec安全协会规定的发送者，那么重复性攻击保护功能就不应该（SHOULDNOT）激活，在此
情况下假如要求重复性攻击保护，每个发送者应该有他自己的IPsec安全联盟 。
[ESP-DES-MD5]中提供了一个执行32位包的重复窗口的例子的代码，并提供了展示了工作流
程 。
2.2认证数据计算
认证数据是认证算法（MD5）的输出值，此值是在整个IP数据报上计算的结果，数据报在转
变中可变的字段和认证数据字段本身必须包含计算前的所有的0[RFC-1826]，假如重复性攻击字段
采用，那它就包含在计算中 。MD5的定义和参考程序在[RFC-1321]中讲述了，用‘text’表示
HMAC-MD5要用到的数据，K表示通讯方共享的信息认证私钥，假如K长度超过64字节，那它
必须（MUST）先用MD5进行散列运算，这样，K就是最终的散列值 。
我们定义两个固定的不同字符串ipad和opad，（‘i’，‘o’代表输入和输出）如下所示：
ipad=字节0x36重复64次
opad=字节0x5C重复64次
为了计算‘text’的HMAC-MD5，我们执行
MD5(KXORopad,MD5(KXORipad,text))
即：
(1) 在K后面补0，使得K的长度是64字节（假如K长16字节，那么要补48
个0字节0x00）
(2) 用ipad异或(XOR)第一步中产生的64字节的值
(3) 在第二步中产生的64字节的字符串后面不上‘text’
(4) 对第三步产生的值进行MD5运算
(5) 用opad异或第一步中产生的64字节的字符串
(6) 第5步中产生的字符串后面补上第4步中的运算结果
(7) 对第6步中产生的结果进行MD5散列运算，输出结果
在[HMAC-MD5]中对此计算进行了很细致的描述，并带有例子程序代码和性能改进，执行者应
该参考[HMAC-MD5]以得到更多的加密散列函数的技术信息 。
3.安全考虑
此变换的安全性取决于MD5的强度，应用算法的正确性，密钥处理机制和它的应用的安全性，
关联的秘密密钥的强度，还取决于所有非凡系统中应用程序的强度，[HMAC-MD5]中对MD5的优

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