如何在PHP中基于32位Hex密钥生成ISO/IEC 9797-1 MAC？

问题背景 #

需要基于XML内容和32位十六进制密钥生成ISO/IEC 9797-1标准MAC，要求与指定在线工具计算结果一致（填充方法1），但现有代码无法得到正确输出。

现有代码的问题 #

1. 密钥处理错误：直接对十六进制字符串做子串截取，未先转换为二进制密钥，导致实际使用的是ASCII字符而非正确的加密密钥。
2. 填充逻辑错误：仅补0字节，未按照填充方法1的要求先添加0x80再补0，不符合标准规范。
3. CBC-MAC实现错误：直接用ECB模式加密整个消息，未遵循CBC-MAC逐块异或前一次加密结果的核心逻辑。
4. 最终变换错误：错误地对消息最后一块做3DES加密，而非对CBC-MAC的中间结果执行密钥解密再加密的标准变换。

正确实现代码 #

function calculateISO9797MAC(string $messageHex, string $keyHex): string {
    // 将十六进制消息和密钥转换为二进制
    $message = hex2bin($messageHex);
    $keyBin = hex2bin($keyHex);
    
    // 拆分密钥：K1（前8字节）、K2（后8字节）
    $k1 = substr($keyBin, 0, 8);
    $k2 = substr($keyBin, 8, 8);
    
    // 应用填充方法1：先加0x80，再补0至8字节的整数倍
    $message .= chr(0x80);
    $paddingLength = 8 - (strlen($message) % 8);
    if ($paddingLength !== 8) {
        $message .= str_repeat(chr(0x00), $paddingLength);
    }
    
    // 计算CBC-MAC（初始向量为全0）
    $mac = str_repeat(chr(0x00), 8); // 初始IV
    $blockCount = strlen($message) / 8;
    for ($i = 0; $i < $blockCount; $i++) {
        $block = substr($message, $i * 8, 8);
        // 当前块与前一次MAC结果异或
        $xorBlock = '';
        for ($j = 0; $j < 8; $j++) {
            $xorBlock .= chr(ord($block[$j]) ^ ord($mac[$j]));
        }
        // 用K1加密异或后的块
        $mac = openssl_encrypt($xorBlock, 'DES-ECB', $k1, OPENSSL_RAW_DATA);
    }
    
    // 执行最终变换：K2解密 -> K1加密（ISO/IEC 9797-1算法3）
    $decrypted = openssl_decrypt($mac, 'DES-ECB', $k2, OPENSSL_RAW_DATA);
    $finalMac = openssl_encrypt($decrypted, 'DES-ECB', $k1, OPENSSL_RAW_DATA);
    
    // 转换为十六进制大写，取前8个字符（对应4字节，匹配工具输出）
    return strtoupper(substr(bin2hex($finalMac), 0, 8));
}

// 使用示例
$xmlContent = '<your-xml-content-here>';
$messageHex = bin2hex($xmlContent); // 将XML转换为十六进制
$keyHex = 'your-32-hex-characters-key'; // 32位十六进制密钥

$calculatedMAC = calculateISO9797MAC($messageHex, $keyHex);
echo $calculatedMAC;

关键说明 #

• 密钥转换：必须将十六进制密钥转换为二进制，否则无法正确用于DES加密。
• 填充方法1：严格遵循标准，无论原消息长度是否为8字节倍数，都需先添加0x80，再补0至块大小。
• CBC-MAC逻辑：初始向量为全0，每块需与前一次加密结果异或后再加密，确保符合标准计算流程。
• 最终变换：通过K2解密中间MAC结果，再用K1加密，对应ISO/IEC 9797-1的算法3，是匹配工具结果的核心步骤。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mario de M. Barros Neto