如何在没有第三方软件的情况下生成唯一的、非顺序的序列密钥？答案

【问题标题】：How can I generate unique, non-sequential serial keys without 3rd party software?如何在没有第三方软件的情况下生成唯一的、非顺序的序列密钥？
【发布时间】：2011-10-03 14:59:58
【问题描述】：

我正在从事一个涉及为硬件实现编写低级 C 软件的项目。我们希望为我们的设备实施一项新功能，我们的用户可以在购买关联的许可证密钥时解锁该功能。

所需的实施步骤很简单。用户打电话给我们，他们请求该功能并向我们发送付款。接下来，我们通过电子邮件向他们发送产品密钥，他们将其输入硬件以解锁该功能。

我们的硬件没有连接到互联网。因此，必须以这样一种方式实施算法，即可以从服务器和设备内部生成这些密钥。密钥的种子可以从硬件序列号派生，这两个位置都可用。

我需要一个简单的算法，它可以采用连续数字并生成 16-20 个字母数字字符的唯一、非连续键。

更新

SHA-1 看起来是最好的方法。但是，我从 SHA-1 密钥的示例输出中看到的是它们很长（40 个字符）。如果我使用 40 char 键并截断除最后 16 个字符之外的所有字符，我会获得足够的结果吗？

【问题讨论】：

如果您只使用 16 个 base-64 字符，那么就是 96 位。如果您生成 281474976710656 个序列号（即 2^36 个键 - birthday paradox 50% 界限），您可能会发生冲突（读取：非唯一序列号）
为什么输入必须是序号？
@ThomasM.DuBuisson 如果他们以每个 2 美元的价格出售 2^36 个许可证，那就是新西兰的 GDP。我认为它们在一段时间内是安全的。
@NickJohnson 是的，这就是我的观点；-)。尽管如此，如果他们想要更安全，他们可以在 CNT 模式下使用 BlowFish（或仅 3DES）来生成 64 位值（11 个 base-64 字符），这些值在数学上肯定是唯一的，计数为 2^64。跨度>
@NickJ，输入的是设备序列号，在设备制造时顺序生成。这些序列号存储在数据库中，因此客户硬件和我为办公室创建的任何密钥生成器都可以访问种子。

标签： c algorithm security copy-protection

【解决方案1】：

您可以将设备的序列号、功能名称/代码和一些秘密盐连接起来，然后使用 SHA1（或其他安全散列算法）对结果进行散列。设备将给定的哈希值与为每个功能生成的哈希值进行比较，如果找到匹配项，则启用该功能。

顺便说一句，为了减少字符计数，我建议在哈希传递之后使用 base64 作为编码。

SHA-1 看起来是最好的方法。但是，我从 SHA-1 密钥的示例输出中看到的是它们很长（40 个字符）。如果我取 40 个字符的结果并截断除最后 16 个字符之外的所有字符，我会获得足够的结果吗？

通常，截断哈希不是一个好主意，它们旨在利用输出的所有长度来提供良好的安全性和抗冲突性。不过，您可以使用 base64 而不是十六进制字符来减少字符数，它将从 40 个字符减少到 27 个。

Hex:    a94a8fe5ccb19ba61c4c0873d391e987982fbbd3
Base64: qUqP5cyxm6YcTAhz05Hph5gvu9M

---编辑---

实际上，@Nick Johnson 以令人信服的论点声称，散列可以被截断而不会产生重大的安全隐患（显然会增加你丢弃的每一位发生两次冲突的机会）。

您还应该使用HMAC，而不是天真地将密钥添加或附加到哈希中。根据维基百科：

HMAC 规范的设计是由攻击将密钥与哈希组合的更简单的机制功能。例如，可以假设与 HMAC 相同的安全性提供可以通过 MAC = H(key ∥ message) 来实现。然而，这方法有一个严重的缺陷：对于大多数散列函数，它是在不知道密钥的情况下轻松将数据附加到消息并获取另一个有效的 MAC。另一种方法是使用 MAC = 附加密钥 H(message ∥ key)，遇到的问题是攻击者可以在（未加密的）散列函数中找到一个冲突在苹果电脑。使用 MAC = H(key ∥ message ∥ key) 更好，但是各种安全文件表明这种方法存在漏洞，即使使用了两个不同的键。

有关此和长度截断的安全影响的更多详细信息，请参阅RFC2104 的第 5 节和第 6 节。

【讨论】：

这是一个可能的解决方案，但是，我有点好奇是否有一个更简单的解决方案，即完整的 SHA-1 哈希实现。如果这很简单并且仍然满足我的要求，我可以接受这个答案。但是，我必须编写自己的 SHA-1 实现。
这是一个很好的答案。我要指出的是，散列函数的选择并不是那么重要，只要它在密码学上相当安全。
@RLH：我认为您不需要编写 SHA-1 实现，在许可的开源许可下，有大量现成的 C 实现。
使用 RFC3174 中的参考实现怎么样？它是便携式 C。
@MatteoItalia 我一般同意，但加密哈希的一个基本属性是它们分布良好。如果哈希的给定子集可以比暴力破解更快，那么哈希本身就会被破坏。有关实践中的示例，请参阅 RFC 4226 - HOTP。

【解决方案2】：

一种选择是使用 Matteo 描述的哈希。

另一个是使用分组密码（例如 AES）。只需选择一个随机 nonce 并使用您的序列号作为计数器调用 counter mode 中的密码。

当然，这会使密钥可逆，这可能是也可能不是理想的属性。

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以使用Xorshift random number 生成器生成唯一的 64 位密钥，然后使用您想要的任何方案对该密钥进行编码。如果使用 base-64，则密钥长度为 11 个字符。如果使用十六进制编码，则密钥长度为 16 个字符。

Xorshift RNG 基本上只是一个位混合器，并且有些版本的保证周期为 2^64，这意味着它保证为每个输入生成唯一值。

另一种选择是使用线性反馈移位寄存器，它也会为每个不同的输入生成一个唯一的数字。

【讨论】：

使用非加密安全的 PRNG 生成密钥是一个坏主意，并且会允许可以观察多个密钥的攻击者生成自己的密钥。从您的回答中也不清楚您将如何验证生成的密钥。