(二)請說明何謂訊息鑑別代碼(message authentication code, MAC)？並說明雜湊函 數在資訊安全上有何應用？亦即，可用來保障哪些安全特性？【4 分】

何謂訊息鑑別代碼（Message Authentication Code, MAC）？

訊息鑑別代碼（MAC）是一種用於驗證訊息完整性和訊息來源真實性的技術。MAC 是基於雜湊函數或加密演算法生成的固定長度的碼，使用一個共享密鑰來生成和驗證。MAC 的主要特點包括：

1. 完整性驗證：確保訊息在傳輸過程中沒有被篡改。
2. 來源鑑別：確認訊息是由正確的發送者發出，而不是由未授權的第三方偽造。
3. 共享密鑰：發送者和接收者共享一個密鑰來生成和驗證 MAC。

生成 MAC 的過程包括：

• 發送者使用訊息和共享密鑰生成 MAC。
• 接收者收到訊息後，使用相同的密鑰重新生成 MAC，並與接收到的 MAC 進行比較。
• 如果兩者相符，則訊息未被篡改且來源真實；否則，訊息可能已被修改或偽造。

雜湊函數在資訊安全上的應用

雜湊函數在資訊安全中有多種應用，主要保障以下安全特性：

1. 數據完整性（Data Integrity）

雜湊函數可以用來驗證數據的完整性。通過比較數據傳輸前後的雜湊值，可以檢測數據在傳輸過程中是否被篡改。

• 應用例子：文件完整性校驗、數據庫完整性驗證。

2. 數字簽名（Digital Signature）

雜湊函數在數字簽名中起著關鍵作用。數字簽名使用雜湊函數生成文件的雜湊值，再用私鑰對該雜湊值進行加密，形成數字簽名。驗證時，用戶可以用簽名者的公鑰解密數字簽名，並與原文件的雜湊值進行比較。

• 應用例子：電子郵件簽名、電子合同簽名。

3. 訊息鑑別碼（Message Authentication Code, MAC）

MAC 是基於雜湊函數和密鑰的認證碼，用於驗證訊息的完整性和訊息來源的真實性。發送者使用密鑰和訊息生成 MAC，接收者用相同的密鑰和訊息重新計算 MAC 進行驗證。

• 應用例子：安全訊息傳輸、驗證數據來源。

4. 密碼儲存（Password Storage）

雜湊函數用於將密碼轉換成雜湊值存儲在系統中，防止密碼被直接存取。當用戶登入時，系統會將輸入的密碼經過同樣的雜湊函數運算，並與存儲的雜湊值比較。

• 應用例子：用戶密碼管理、登入認證。

5. 資料指紋（Data Fingerprinting）

雜湊函數可以用於生成數據的唯一指紋，以快速比較和查找重複數據。

• 應用例子：重複數據刪除、資料庫查重。

表格形式解釋

總結

訊息鑑別代碼（MAC）是基於共享密鑰生成的固定長度碼，用於驗證訊息的完整性和來源真實性。雜湊函數在資訊安全中具有廣泛應用，包括數據完整性驗證、數字簽名、訊息鑑別碼生成、密碼儲存和資料指紋生成。這些應用共同保障了數據的安全性和系統的可靠性，使雜湊函數成為現代計算機安全中不可或缺的工具。