Java Academy · レッスン

メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256

Q: 「メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256」で何を学びますか？

HMAC-SHA256の署名を作成・検証し、APIペイロードの完全性を保証します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでJava Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

HMAC-SHA256の署名を作成・検証し、APIペイロードの完全性を保証します。

レッスン 3/413 ステップ

「メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256」はCoddyKit上の無料Java Academyレッスンです。これはレッスン3/4です。下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。これはJava Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Java Academyコースには全4レッスンが含まれています。

HMAC とは

HMAC（Hash-based Message Authentication Code）は、暗号学的ハッシュ関数と秘密鍵を組み合わせて MAC を生成します。これにより、データが改ざんされていないことと、送信者が秘密鍵を知っていることの両方を証明できます。

HMAC と通常のハッシュの比較

通常の SHA-256 ハッシュは誰でも計算できます。HMAC には秘密鍵が必要なため、正しい HMAC を生成または検証できるのは鍵を知っている当事者だけです。通常のハッシュは完全性を提供しますが、認証は提供しません。

Java で HMAC-SHA256 を計算する

Mac.getInstance("HmacSHA256") を使用し、SecretKeySpec で初期化してから、doFinal(data) を呼び出します。

byte[] keyBytes = "my-secret-key".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, "HmacSHA256");
Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA256");
mac.init(keySpec);
byte[] hmac = mac.doFinal("payload data".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String hmacHex = HexFormat.of().formatHex(hmac);
System.out.println(hmacHex); // 64-char hex

HMAC を検証する

共有鍵を使用して、受信データから HMAC を再計算します。タイミング攻撃を防ぐため、一定時間の比較（MessageDigest.isEqual）を使用します。

byte[] expectedHmac = computeHmac(key, receivedPayload);
byte[] actualHmac    = HexFormat.of().parseHex(receivedHmacHex);
boolean valid = MessageDigest.isEqual(expectedHmac, actualHmac);
if (!valid) throw new SecurityException("HMAC verification failed — data tampered!");

安全な鍵の生成

HMAC の鍵にはパスワードではなく、ランダムなバイト列を使用します。KeyGenerator または SecureRandom を使用して 256 ビットの鍵を生成します。

KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256");
kg.init(256);
SecretKey key = kg.generateKey();
String b64Key = Base64.getEncoder().encodeToString(key.getEncoded());

API リクエストの署名に HMAC を使用する

HTTP メソッド、パス、タイムスタンプ、本文に対して HMAC を計算します。HMAC を X-Signature ヘッダーに含めます。サーバーは HMAC を再計算して比較し、リクエストが改ざんされていないことを検証します。

String payload = method + "\n" + path + "\n" + timestamp + "\n" + body;
byte[] hmac = computeHmac(apiSecretKey, payload);
request.header("X-Signature", "hmac-sha256=" + HexFormat.of().formatHex(hmac));
request.header("X-Timestamp", timestamp);

リプレイ攻撃の防止

攻撃者は、正しく署名されたリクエストを再送できる可能性があります。署名対象のペイロードにタイムスタンプを含め、数分以上古いリクエストを拒否します。

long timestamp = Long.parseLong(request.getHeader("X-Timestamp"));
if (Math.abs(System.currentTimeMillis() / 1000 - timestamp) > 300) {
    throw new SecurityException("Request too old — possible replay attack");
}

Webhook の検証に HMAC を使用する

GitHub、Stripe、多くのサービスは HMAC で Webhook に署名します。X-Hub-Signature-256 ヘッダーを検証して、Webhook がそのサービスから送信され、変更されていないことを確認します。

// GitHub webhook verification:
String received = request.getHeader("X-Hub-Signature-256").replace("sha256=","");
byte[] expected = computeHmac(webhookSecret, request.getBody());
boolean valid = MessageDigest.isEqual(expected, HexFormat.of().parseHex(received));

JWT での HMAC

HS256（HMAC-SHA256）は、一般的な JWT 署名アルゴリズムです。ヘッダーとペイロードは共有秘密鍵で署名されます。発行者と検証者の両方が秘密鍵を知る必要があるため、同じ信頼境界内のマイクロサービスに適しています。

HMAC 鍵のローテーション

HMAC 鍵を定期的にローテーションします。ローテーション中は、短い移行期間だけ古い鍵と新しい鍵の両方による HMAC を受け入れ、その後で古い鍵を廃止します。

HMAC とデジタル署名の使い分け

HMAC: 対称方式で、両者が秘密鍵を共有します。高速で、内部 API や Webhook の検証に適しています。デジタル署名（RSA/ECDSA）: 非対称方式で、秘密鍵を持つのは署名者だけです。公開鍵を持つ誰でも検証できるため、分散システムでの JWT に適しています。

確認問題

HMAC の比較で一定時間の等価性判定を使用する必要があるのはなぜですか。

対話的なレッスンで答える

まとめ

HMAC-SHA256 は認証付きの完全性を提供し、データの出所と改ざんされていないことを証明します。Mac.getInstance("HmacSHA256") を使用します。常に一定時間の比較を使用します。リプレイ攻撃を防ぐためにタイムスタンプを含めます。API の署名、Webhook の検証、HS256 JWT に使用します。

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よくある質問

「メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256」レッスンは無料ですか？

はい。「メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し（組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター）、Java Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 Java Academyコースには全4レッスンが含まれています。

「メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256」で何を学びますか？

HMAC-SHA256の署名を作成・検証し、APIペイロードの完全性を保証します。ブラウザで直接実行するハンズオンコードでJava Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

Java Academyを始めるのに経験は必要ですか？

事前経験は必要ありません。CoddyKitのJava Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。これはレッスン3/4です。

「メッセージ完全性のためのHMAC-SHA256」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか？

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5～10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

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はい。すべてのJava Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

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