使用JS生成带字节数组的HMAC SHA-1时结果不匹配问题排查

我用Crypto-JS写了下面的TypeScript工具函数生成HMAC SHA-1哈希：

import hmacSha1 from 'crypto-js/hmac-sha1'

export function hotp(
  hmac: Uint8Array,
  message: string
): { key: string; message: string; sha1: string } {
  const key = new TextDecoder('utf-8').decode(hmac)
  const sha1 = hmacSha1(message, key)

  return { key, message, sha1: sha1.toString() }
}

目标是让输出和Python脚本一致。当密钥只有标准ASCII字符时，输出能匹配：

const key = new Uint8Array([
  0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d,
  0x0e, 0x0f, 0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18, 0x19, 0x1a, 0x1b,
  0x1c, 0x1d, 0x1e, 0x1f, 0x20, 0x21, 0x22, 0x23, 0x24, 0x25, 0x26, 0x27, 0x28, 0x29,
  0x2a, 0x2b, 0x2c, 0x2d, 0x2e, 0x2f, 0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37,
  0x38, 0x39, 0x3a, 0x3b, 0x3c, 0x3d, 0x3e, 0x3f,
])

const message = 'Sample #1'

// output: 4f4ca3d5d68ba7cc0a1208c9c61e9c5da0403c0a

但密钥包含特殊字符（0x80及以上字节）时，输出无法匹配：

const key = new Uint8Array([
  0x50, 0x51, 0x52, 0x53, 0x54, 0x55, 0x56, 0x57, 0x58, 0x59, 0x5a, 0x5b, 0x5c, 0x5d,
  0x5e, 0x5f, 0x60, 0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 0x68, 0x69, 0x6a, 0x6b,
  0x6c, 0x6d, 0x6e, 0x6f, 0x70, 0x71, 0x72, 0x73, 0x74, 0x75, 0x76, 0x77, 0x78, 0x79,
  0x7a, 0x7b, 0x7c, 0x7d, 0x7e, 0x7f, 0x80, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0x86, 0x87,
  0x88, 0x89, 0x8a, 0x8b, 0x8c, 0x8d, 0x8e, 0x8f, 0x90, 0x91, 0x92, 0x93, 0x94, 0x95,
  0x96, 0x97, 0x98, 0x99, 0x9a, 0x9b, 0x9c, 0x9d, 0x9e, 0x9f, 0xa0, 0xa1, 0xa2, 0xa3,
  0xa4, 0xa5, 0xa6, 0xa7, 0xa8, 0xa9, 0xaa, 0xab, 0xac, 0xad, 0xae, 0xaf, 0xb0, 0xb1,
  0xb2, 0xb3,
])

const message = 'Sample #3'

// expected: bcf41eab8bb2d802f3d05caf7cb092ecf8d1a3aa
// actual: 2b3a896d497370f248bb9416b2262b9016c6b34b

我猜测是特殊字符解码错误，但找不到问题。把第二个示例的密钥JSON编码后，控制台出现了�乱码。请问这些乱码是否正常？如何正确解码这些字节？

1. 乱码的原因与是否正常 #

这些�乱码是正常的，因为你的密钥字节数组包含0x80及以上的字节（比如0x80、0x81），这些字节不属于合法的UTF-8编码序列。TextDecoder在遇到无法解码的字节时，会自动用UTF-8的替换字符�（U+FFFD）代替，这就导致原始字节被篡改，最终HMAC计算结果和Python不一致。

2. 正确的处理方式 #

HMAC的密钥是原始二进制字节流，不是UTF-8字符串，不能用TextDecoder解码。Crypto-JS可以直接处理二进制数据，但需要把Uint8Array转换成它能识别的WordArray类型。

修改后的工具函数如下：

import hmacSha1 from 'crypto-js/hmac-sha1'
import { WordArray } from 'crypto-js'

export function hotp(
  keyBytes: Uint8Array,
  message: string
): { sha1: string } {
  // 将Uint8Array转换为Crypto-JS的WordArray
  const key = WordArray.create(keyBytes)
  const sha1 = hmacSha1(message, key)

  return { sha1: sha1.toString() }
}

3. 为什么这样能解决问题 #

• WordArray.create(keyBytes)会直接把原始二进制字节转换成Crypto-JS内部的格式，不会对字节做任何编码或替换，完全保留密钥的原始数据。
• 当你传入字符串给hmacSha1时，Crypto-JS会自动把字符串按UTF-8编码成字节，但密钥是原始二进制，必须直接传入WordArray才能保证和Python的HMAC计算逻辑一致（Python的hmac模块直接处理字节）。

用修改后的函数运行第二个示例，就能得到预期的bcf41eab8bb2d802f3d05caf7cb092ecf8d1a3aa结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者edcs