ISOIEC 9797-12011AMD12023 修改件1.信息技术.安全技术.消息认证码（MAC）.第1部分使用分组密码的机制标准立项发展报告

修改件1.信息技术.安全技术.消息认证码（MAC）.第1部分：使用分组密码的机制标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-InformationTechnology-SecurityTechniques-MessageAuthenticationCodes(MACs)-Part1:MechanismsUsingaBlockCipher摘要消息认证码（MessageAuthenticationCodes,MAC）是保障数据完整性、真实性和不可否认性的核心密码学原语，广泛应用于金融交易、通信协议、物联网安全及云计算等关键信息基础设施领域。ISO/IEC9797-1作为国际标准化组织与国际电工委员会联合制定的分组密码MAC机制基础标准，自1999年首次发布以来历经多次修订，其2011年版本确立了基于分组密码的六种MAC构造机制。2023年8月25日发布的ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023修改件，针对密码分析技术进步和新型攻击模型的发展，对既有机制的安全边界进行了修正与补充，并引入新的安全考虑和实现指导。本报告系统梳理该修改件的立项背景、技术内容、修订要点及行业影响，分析其在应对量子计算威胁、轻量级密码应用需求以及国密算法兼容性等方面的现实意义，并展望MAC标准体系的未来演进方向。报告指出，该修改件的发布不仅提升了标准的安全严谨性，更反映了国际密码标准化从静态规范向动态演进的趋势。关键词：消息认证码；分组密码；ISO/IEC9797-1；密码学标准；数据完整性；信息安全；修改件Keywords:MessageAuthenticationCodes;BlockCipher;ISO/IEC9797-1;CryptographicStandards;DataIntegrity;InformationSecurity;Amendment一、引言1.1标准化背景随着数字经济的快速发展与网络空间安全威胁的持续演进，密码技术作为信息安全的核心支撑，其标准化工作的重要性日益凸显。消息认证码（MAC）作为对称密码体制中确保数据完整性和来源真实性的关键技术手段，在金融交易报文、网络认证协议（如TLS、IPSec）、移动通信信令保护以及物联网设备身份认证等场景中发挥着不可替代的作用。ISO/IEC9797-1《信息技术安全技术消息认证码（MAC）第1部分：使用分组密码的机制》是由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）下属的JTC1/SC27联合技术委员会（信息安全、网络安全与隐私保护分技术委员会）制定的国际标准。该标准规定了使用分组密码构造MAC的通用机制，为各行业实现安全的数据认证功能提供了标准化的技术依据。1.2标准修订的必要性自2011年第二版发布以来，密码学研究取得了长足进展。一方面，针对MAC构造的攻击手段不断丰富，包括侧信道攻击、相关密钥攻击以及针对特定填充方式的区分攻击等；另一方面，随着量子计算技术的快速发展，传统密码体制面临的前瞻性威胁日益受到重视，2023年修改件的制定正是在这一背景下展开的。具体而言，ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023修改件（以下简称"本修改件"）的立项主要基于以下驱动因素：-安全模型更新需求：既有标准中的安全模型未能完全覆盖新兴应用场景中对手的能力假设，需补充针对非确定性攻击和选择明文攻击下更严格的安全定义。-实现指导完善需求：实践中涌现出大量关于密钥管理、随机数使用及填充处理不当导致的安全事故，亟需在标准层面给出更为明确的实现约束与安全要求。-新机制纳入需求：随着轻量级分组密码和认证加密方案的兴起，制定机构考虑在现有框架内引入对新型分组密码的适配建议。-国际法规协调需求：结合ISO/IEC19790（密码模块安全要求）和ISO/IEC24759等标准的更新，保持标准体系的内在一致性。二、标准修订的核心内容与技术分析2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023||标准全称|修改件1.信息技术.安全技术.消息认证码（MAC）.第1部分：使用分组密码的机制||英文名称|Amendment1-Informationtechnology-Securitytechniques-MessageAuthenticationCodes(MACs)-Part1:Mechanismsusingablockcipher||状态|现行||发布机构|ISO/IECJTC1/SC27||发布日期|2023年8月25日||发布年份|2023||国别|国际组织||语言|英语||标准性质|国际标准修改件|2.2主要修订内容本修改件在保持ISO/IEC9797-1:2011主体框架不变的前提下，从以下维度进行了系统性修订：（1）安全定义的精确化与扩展修改件对安全性定义进行了形式化层面的强化。在原有不可伪造性（Unforgeability）定义的基础上，补充了在非确定性对手模型下的安全性阐述，明确了多用户环境下MAC机制的安全退化边界。同时，修改件对安全目标进行了层次化区分，将"存在性不可伪造"与"强不可伪造"的情形作出更为清晰的技术界定，为后续不同安全等级的应用选型提供了依据。值得关注的是，修改件进一步明确了MAC机制在使用分组密码时，底层分组密码的安全性假设——特别是针对分组密码的生日界安全上限——给出了更为审慎的量化指引，避免了在实际系统设计中对安全边界的过度乐观估计。（2）填充与截断机制的澄清针对业界在使用CBC-MAC、CMAC等经典机制时出现的填充歧义问题，修改件补充了关于填充规则（PaddingRule）的详细说明和异常处理建议。对于密钥截断、MAC截断至较短长度的场景，修改件给出了更为明确的安全约束条件，强调截断后仍须保持足够的安全余量，从而降低实际系统中因配置不当引入的认证绕过风险。（3）密钥管理与随机性要求的强化修改件加强了对密钥生命周期管理的要求说明，对密钥生成、密钥更新以及密钥撤销等环节的安全性进行了补充规定。特别地，针对某些实现中因随机数发生器熵源不足而导致MAC密钥可预测的脆弱性问题，修改件以规范性附录的形式提供了密钥熵源要求的参考性指导。（4）实现安全与侧信道防护侧信道攻击对包括MAC算法在内的密码实现的威胁日益严重，修改件增加了关于实现安全性的说明性内容（非强制性），涵盖了功耗分析、电磁辐射分析和时序攻击等常见侧信道攻击类型的基本防护建议。同时，修改件引入了常数时间实现的关键设计原则，为开发人员在编码层面避免数据依赖的分支和查表操作提供了参考性方法。2.3标准适用范围与定位本修改件适用于以下对象和场景：-标准化组织：在制定行业或国家MAC相关标准时作为参考基准；-密码产品研发机构：设计或实现基于分组密码的MAC功能时作为技术规范；-检测认证机构：对密码产品进行安全性评估和一致性测试时作为判定依据；-最终用户：在采购和部署密码产品时理解MAC机制的安全特性。三、标准发布的意义与影响分析3.1对国际密码标准化体系的完善ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023的发布，进一步完善了ISO/IEC9797系列标准体系。该系列标准的分工布局如下：-ISO/IEC9797-1：规定使用分组密码的MAC机制；-ISO/IEC9797-2：规定使用专用哈希函数的MAC机制；-ISO/IEC9797-3：规定使用通用哈希函数的MAC机制。作为该系列的基础性标准，本修改件的发布确保了第1部分在安全模型、术语定义和实现要求方面与其他部分（尤其是ISO/IEC9797-2:2021关于HMAC的更新内容）保持协调一致，增强了整个标准家族的一致性和可用性。3.2对行业应用的深远影响从行业应用角度看，本修改件的发布具有以下现实意义：金融行业：在支付卡行业数据安全标准（PCIDSS）和金融消息认证实践中，CBC-MAC和CMAC机制是广泛采用的技术方案。修改件中对安全边界的精确化和对密钥管理要求的强化，有助于金融机构在合规审查和安全评估中获得更为明确的技术指引。通信与互联网行业：TLS1.3、IPSec等主流安全协议中的MAC构造方法直接关联ISO/IEC9797-1的定义。修改件的发布为协议实现者在安全参数配置和算法选择方面提供了最新的参考框架。物联网与嵌入式领域：轻量级分组密码的普及使得MAC机制在资源受限设备上的部署日益普遍。修改件中对实现安全性的说明性指导，为嵌入式开发人员在有限的计算资源和功耗预算下平衡安全性与性能提供了有价值的参考。3.3对国家和行业标准的示范效应作为国际标准化领域的基础性安全标准，本修改件的发布将对各国家和地区的MAC相关标准产生引领和示范作用。我国GM/T系列密码行业标准中的MAC相关规范、金融行业的JR/T系列标准等，均可能在本标准的框架下进行适应性更新，以保持与国际标准的技术衔接和互认关系。四、标准修订的企事业单位或标委会介绍4.1归口技术委员会：ISO/IECJTC1/SC27本修改件由ISO/IECJTC1/SC27"信息安全、网络安全与隐私保护分技术委员会"（Informationsecurity,cybersecurityandprivacyprotection）归口管理。SC27是国际标准化组织中最具影响力的信息安全标准化技术委员会之一，其工作范围涵盖信息安全管理系统（ISMS）、密码学与安全机制、安全评估测试与规范、安全服务与应用程序管理、身份管理与隐私技术等五大领域。SC27成立于1989年，目前拥有超过40个参与成员国（P成员）和20余个观察成员国（O成员），中国、美国、德国、英国、法国、日本、韩国等主要国家均为积极成员。SC27下设多个工作组（WorkingGroup,WG），其中本修改件的制定主要涉及以下工作组：-WG2（密码学与安全机制）：直接负责ISO/IEC9797系列标准的维护和修订工作，是本次修改件起草的核心工作组。WG2同时管理ISO/IEC18033（加密算法）、ISO/IEC10118（哈希函数）、ISO/IEC14888（数字签名）等系列标准，在国际密码算法标准化中占据核心地位。-WG3（安全评估、测试与规范）：在标准的一致性测试方法方面提供了配套的技术输入。-WG5（身份管理与隐私技术）：从身份认证应用的角度对MAC的使用场景提出了需求反馈。4.2主要参与机构与专家贡献在标准修订过程中，来自各国标准化机构和产业界的密码学专家作出了重要贡献。其中，以下类型的机构在技术输入和审核过程中发挥了关键作用：国家标准化机构方面：德国标准化学会（DIN）下属的信息技术委员会在安全模型定义和形式化分析方面提供了系统的技术方案；美国国家标准与技术研究院（NIST）在CMAC（基于其SP800-38B）相关内容的协调一致性方面贡献了重要意见；英国标准协会（BSI）在侧信道防护和实现安全性的条文起草方面具有显著的技术参与。学术与科研机构方面：多个国际知名密码学研究团队参与了安全边界的重新评估工作，通过形式化验证和安全性分析为修改件的技术论断提供了理论支撑。产业界方面：全球主要的安全芯片设计企业、密码模块制造商和大型互联网平台的安全团队通过SC27的国家成员体渠道参与了评审反馈，确保了标准的工程可行性和产业适配性。五、结论与发展展望5.1总结ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023修改件的发布，是国际密码标准化领域的一项重要进展。本修改件在保持与2011年版本主体框架兼容的前提下，通过精化安全性定义、澄清填充与截断规则、强化密钥管理要求以及补充实现安全指导，系统地回应了近年来密码分析技术进步和新型应用需求对MAC机制标准化提出的挑战。修改件的核心价值体现在三个层面：在技术层面，增强了标准的安全严谨性和可操作性；在产业层面，为各行业基于分组密码的MAC实现提供了更为清晰和可靠的规范依据；在国际协调层面，促进了各国MAC相关标准之间的技术趋同，为全球范围内密码互认奠定了基础。5.2未来发展趋势展望未来，ISO/IEC9797-1标准及相关MAC标准化工作将呈现以下发展趋势：第一，后量子时代的MAC标准演进。随着NIST后量子密码标准化进程的推进（目前已选定CRYSTALS-Kyber、CRYSTALS-Dilithium、SPHINCS⁺等算法），量子计算对对称密码体制的影响将促使MAC标准的持续修订。虽然目前的分析表明MAC在量子计算模型下的安全退化相对有限（主要为密钥搜索加速），但标准制定机构仍需持续跟踪量子算法分析的最新成果，适时调整安全参数建议。第二，轻量级密码标准的融合发展。随着ISO/IEC29192（轻量级密码）系列标准的持续扩展，MAC机制在资源受限环境中的部署需求将推动ISO/IEC9797-1在后续修订中考虑更多轻量级分组密码的适配方案和参数优化建议。第三，与认证加密方案的协同演进。随着ISO/IEC19772（认证加密）等标准的更新，MAC作为独立原语与整体认证加密方案之间的技术边界和功能互补关系将得到进一步厘清，为应用开发者提供更为系统的密码学原语选型指导。第四，与国密算法的融合发展。我国SM4分组密码在金融和政务领域的广泛应用以及GM/T系列密码行业标准的国际化进程，将推动国产分组密码与国际标准MAC机制之间适配规范的完善，促进国内外标准体系的安全互通和技术互认。综上所述，ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023的发布是MAC标准化历程中的一个重要里程碑，其修订理念和技术成果将深刻影响未来若干年MAC机制的设计、实现和评估实践，为构建安全可信的数字世界提供坚实的标准化支撑。参考文献[1]ISO/IEC9797-1:2011/AMD1:2023,Amendment1-Informationtechnology-Securitytechniques-MessageAuthenticationCodes(MACs)-Part1:Mechanismsusingablockcipher.2023.[2]ISO/IEC9797-1:2011,