CMAC解析

流程

CMAC（Cipher-based Message Authentication Code，基于密码的消息认证码）是一种通过对称加密算法生成消息认证码（MAC）的技术，用于验证数据的完整性和真实性。以下是CMAC的详细流程：

1. 密钥生成

首先，生成一个对称密钥 𝐾K，这个密钥用于整个CMAC的计算过程。

2. 初始化

初始化阶段使用密钥 𝐾K 和特定的加密算法（例如AES）来生成两个子密钥 𝐾1K1​ 和 𝐾2K2​。

• 计算 𝐾1K1​：

  • 使用密钥 𝐾K 对一个全零的块进行加密，得到结果 𝐿L。
  • 通过左移操作和条件异或操作生成 𝐾1K1​。

• 计算 𝐾2K2​：

  • 通过左移 𝐾1K1​ 并进行条件异或操作生成 𝐾2K2​。

3. 块处理

将输入消息 𝑀M 分成多个块，每块大小等于加密算法的块大小（例如128位）。假设消息 𝑀M 被分成 𝑛n 个块 𝑀1,𝑀2,…,𝑀𝑛M1​,M2​,…,Mn​。

• 如果最后一个块的长度不足一个完整块，进行填充操作。

• 对每个块进行处理：

  • 使用密钥 𝐾K 对第一个块进行加密。
  • 对后续的每个块，首先与前一块的加密结果进行XOR操作，然后再使用密钥 𝐾K 进行加密。

4. 最终化

处理最后一个数据块：

• 如果最后一个块长度为完整块，使用 𝐾1K1​ 进行异或操作。
• 如果最后一个块长度不足一个完整块，先进行填充，然后使用 𝐾2K2​ 进行异或操作。

将上述结果再进行一次加密，得到最终的CMAC值。

步骤总结

1. 密钥生成：生成并初始化对称密钥 𝐾K。
2. 初始化：计算子密钥 𝐾1K1​ 和 𝐾2K2​。
3. 块处理：将消息分块，每块进行XOR和加密处理。
4. 最终化：处理最后一个数据块，生成最终的CMAC值。

CMAC通过这些步骤保证了数据的完整性和真实性，适用于多种加密算法，如AES。

case a ：消息数据是 128bit 的整数倍，使用私密密钥 k1 生成 MAC(T)；

case b：消息数据不能整除，使用私密密钥 k2 生成 MAC(T);

私密密钥的生成又是按照如下方式生成：

1. 初始向量 IV（0） + 原始 key，使用 AES-128-CBC，生成一个中间输出 L；
2. 判断该 L 最高位是否等于 0；如果等于 0，k1 = L <<1；否则，k1 = （L << 1）XOR 0x87(Rb_const);
3. 判断 k1 的最高位是否等于 0；如果等于 0，k2 = k1 <<1；否则，k2 = （L << 1）XOR 0x87(Rb_const);
   

C实现

![[test_cmac.c]]

结果：

--------------------------------------------------
K              3d2e6de2 a12517ba c5b31bbd 0e7e3b54 

Subkey Generation
AES_128(key) 3fb57abc bb53101d 5cad5547 bed7d0b3 
K1             7f6af579 76a6203a b95aaa8f 7dafa166 
K2             fed5eaf2 ed4c4075 72b5551e fb5f42cc 

Example 1: len = 0
M              <empty string>
AES_CMAC       f9e658f2 443fa51b 1cabd200 513486c1 

Example 2: len = 16
M              00112233 44556677 8899aabb ccddeeff 
AES_CMAC       a51eb807 bc447f92 fa33b569 9acb4cdf 

Example 3: len = 40
M              00112233 44556677 8899aabb ccddeeff 
               ae2d8a57 1e03ac9c 9eb76fac 45af8e51 
               30c81c46 a35ce411 
AES_CMAC       b62e4ee4 4a0f0802 04cc0f07 60b538c0 

Example 4: len = 64
M              00112233 44556677 8899aabb ccddeeff 
               ae2d8a57 1e03ac9c 9eb76fac 45af8e51 
               30c81c46 a35ce411 e5fbc119 1a0a52ef 
               f69f2445 df4f9b17 ad2b417b e66c3710 
AES_CMAC       b4963c38 9cbf399c d0755ff4 29234acd 
--------------------------------------------------

Autosar 实现