HKDF-Expand-Label 是 HKDF (HMAC-based Key Derivation Function) 的一种扩展方式，通常用于从伪随机密钥 (PRK) 中生成一组新的密钥材料。这个方法在 TLS 1.3 等协议中被广泛应用，用于派生会话密钥或其他安全相关的材料。
HKDF-Expand-Label
函数形式如下：
Key = HKDF-Expand-Label(PRK, label, context, length)
参数说明
PRK: 从
HKDF-Extract得到的伪随机键。label: 一个字符串，用于标识派生的密钥的用途（例如
"tls13 client in","tls13 server out"）。这个标签有助于区分不同目的的密钥。context: 可选的上下文信息，进一步指定了生成该密钥时所需的额外信息，比如会话 ID 或其他协议相关数据。
length: 要求生成的输出长度（以字节为单位）。
输出
返回一个长度为 length 的字节串，它是根据输入参数生成的新密钥。
计算过程
- 创建一个输出缓冲区，初始化为空。
- 使用以下步骤迭代：
- 设置变量
N = 0和output = ''。 - 在每次迭代中，将当前计数器（N）和必要的信息结合，并使用 HMAC 算法处理。
- 直到输出缓冲区达到了所需长度。
- 设置变量
- 返回最终生成的输出。
示例代码
下面是 Python 中实现 HKDF-Expand-Label 的示例：
import hashlibimport hmacdef hkdf_expand_label(prk, label, context, length):# 确保长度不超过255if length > 255:raise ValueError("Length must be less than or equal to 255.")# Prepare the output bufferoutput = b''n = 0prev = b''while len(output) < length:n += 1# 构造当前输入消息info = prev + label.encode() + b'\x00' + context + bytes([n])# 使用 HMAC 执行哈希运算prev = hmac.new(prk, info, hashlib.sha256).digest()output += prevreturn output[:length]# 示例用法prk = b'...your PRK here...' # 请使用实际的 PRKlabel = "example label"context = b"context information"length = 32 # 指定需要多少字节key_material = hkdf_expand_label(prk, label, context, length)print(key_material.hex())
总结
HKDF-Expand-Label 提供了一种灵活的方法来从伪随机键中派生出特定目的的密钥，适合于多种应用场景，尤其是在安全协议中非常重要。通过合理使用标签和上下文，可以有效防止不同用途之间的密钥混淆，从而提高整体安全性。
内容由零声教学AI助手提供，问题来源于学员提问
