安全序列化对象的通用算法

Question

我需要序列化一个（可能很复杂 *）对象，以便计算对象的MAC**。

如果您的消息是字符串，您可以简单地使用tag := MAC(key, string)，如果s1 != s2 则很有可能是MAC(key, s1) != MAC(key, s2)，而且在计算上很难找到s1,s2 这样MAC(k,s1) == MAC(k,s2)。

现在我的问题是，如果您需要的不是字符串，而是 MAC 一个可以包含对象数组和嵌套对象的非常复杂的对象，会发生什么：

JSON
最初我虽然只使用 JSON 序列化可以解决问题，但事实证明 JSON 序列化程序并不关心顺序，例如：{b:2,a:1} 可以序列化为 {"b":2,"a":1} 或 {"a":2,"b":1}。

网址参数
您可以在对键进行排序后将对象转换为 url 查询参数列表，例如 {c:1,b:2} 可以序列化为 b=2&c=1。问题是随着对象变得越来越复杂，序列化变得难以理解。示例：{c:1, b:{d:2}}
1.首先我们序列化嵌套对象：{c:1, b:{d=2}} 2.然后url编码=符号：{c:1, b:{d%3D2}} 3.最终序列化为：b=d%3D2&c=1

如您所见，序列化很快变得不可读，虽然我还没有证明它，但我也觉得它不是很安全（即可以找到两条消息，MAC 具有相同的值）

谁能给我展示一个用于序列化对象的安全***算法？

[*]：对象可以有嵌套对象和嵌套对象数组。不允许循环引用。例子： {a:'a', b:'b', c:{d:{e:{f:[1,2,3,4,5]}}, g:[{h:'h'},{i:'i'}]}}

[**]: 这个MAC 然后将通过网络发送。我不知道服务器支持哪些语言/框架，因此无法使用特定于语言的解决方案，例如 Java 对象序列化。

[***]：在这种情况下安全意味着给定消息a,b:serialize(a) = serialize(b) 意味着a = b

编辑：我刚刚通过this 链接了解了SignedObject。是否存在与语言无关的等价物？

Answer 1

您正在寻找的是规范表示，既可以用于数据存储本身，也可以用于应用 MAC 算法之前的预处理。一种广为人知的格式是用于 XML 签名的规范化。似乎 XML 签名的草案 2.0 版本也包括 HMAC。请注意，创建 XML 签名的安全验证充满危险 - 不要让自己被欺骗相信已签名的文档本身。

至于 JSON，似乎有一个规范的 JSON 草案，但我看不到它的状态或是否有任何兼容的实现。 Here 是出现相同问题的问答（用于散列而不是 MAC）。所以似乎没有一个完全标准化的方法。

在二进制中有 ASN.1 DER 编码，但您可能不想深入了解它，因为它非常复杂。

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当然，您始终可以定义自己的二进制或文本表示，只要在语义上相同的数据集存在 一个 表示。在文本表示的情况下，您仍然需要定义特定的字符编码（推荐使用 UTF-8）来将表示转换为字节，因为 HMAC 只接受二进制输入。