當(dāng)前位置：
  1. 首頁
  2. 加密算法

SHA加密算法

admin 加密算法

SHA加密算法是一種數(shù)據(jù)加密算法，該算法經(jīng)過加密專家多年來的發(fā)展和改進(jìn)已日益完善，現(xiàn)在已成為公認(rèn)的最安全的散列算法之一，并被廣泛使用。

SHA加密算法原理

接收一段明文，然后以一種不可逆的方式將它轉(zhuǎn)換成一段（通常更?。┟芪?，也可以簡單的理解為取一串輸入碼（稱為預(yù)映射或信息），并把它們轉(zhuǎn)化為長度較短、位數(shù)固定的輸出序列即散列值（也稱為信息摘要或信息認(rèn)證代碼）的過程。

SHA加密算法信息產(chǎn)生摘要的過程

SHA加密算法最大輸入信息長度小于264位，產(chǎn)生的輸出是長164位的信息摘要。輸入按每組512位處理。

第一步、附加添湊位　

對信息附加添湊位以便使它的長度等于448（模512）。即使信息已經(jīng)達(dá)到需要的長度，也總是附加添湊位。因此，添湊位的長度范圍是1至512位。添湊位由單個“1”后跟必要數(shù)目的“0”組成。

第二步、附加長度

將一個長64位的數(shù)據(jù)塊附加到信息添湊位后，這個塊被視為一個無符號的64位整數(shù)，而且包含了信息在附加添湊位之前的初始長度。

前面兩步的結(jié)果是產(chǎn)生長度為512的整數(shù)倍的信息。用數(shù)字標(biāo)記信息擴(kuò)展后的512位分組序列Y0，Y1...YL-1，于是擴(kuò)展后信息的總長度是LX512位。同樣地，結(jié)果是16個32位字的整數(shù)倍。讓M0，M1...MN-1代表結(jié)果信息字，N為16的整數(shù)倍，因此N＝LＸ16。

第三步、初始化MD緩沖區(qū)

用一個160位的緩沖區(qū)存放哈希函數(shù)的中間結(jié)果和最終結(jié)果。這個緩沖區(qū)用5個32位寄存器（A，B，C，D，E）表示。這些寄存器初始化為如下的16進(jìn)制值（高8位在前）：

A=67452301

B=EFCDAB89

C=98BADCFE

D=10325476

E=C3D2E1FO

第四步、處理512位（16字）信息分組

SHA加密算法的核心是一個由80步處理組成的模塊，這個模塊在上圖中標(biāo)記為HSHA，它的邏輯如下圖所示。這80步有相似的結(jié)構(gòu)。

請注意每一層（round）的輸入是當(dāng)前正處理的512位分組YQ和值為ABCDE的160位緩沖區(qū)，并在每一層修改緩沖區(qū)的內(nèi)容。再每一層中用到了一個輔助常數(shù)K1，K1只用到4個不同的常數(shù)值。這些值用16進(jìn)制表示如圖所示:

總之，對分組YQ，SHA加密算法以YQ和摘要的中間值MDQ作為輸入。MDQ放在緩沖區(qū)ABCDE中，第80步的輸出與MDQ相加以產(chǎn)生MDQ+1。這個加法是利用模232加法，由緩沖區(qū)5個字中的每一個字單獨地與MDQ中相應(yīng)的字相加完成。

第五步、輸出

當(dāng)所有的L個512位分組處理完后，從L階段的輸出是160位的信息摘要。

在每一層的邏輯中，每一層的形式是：

A,B,C,D,E—[CLS3（A）＋FT（B,C,D）＋E＋WT＋KT],A，CLS30（B）,C,D

這里，A,B,C,D,E為緩沖區(qū)中的5個字；T代表層或步數(shù)字型，0≤T≤79；FT是一個簡單邏輯函數(shù)；CLS3表示循環(huán)左移32位變量S位；WT是從當(dāng)前輸入512位分組中產(chǎn)生出來的；KT是一個輔助常數(shù)，用到了4個不同的值；“＋”是模232加法。

每個簡單函數(shù)32位輸入，32位輸出。每個函數(shù)執(zhí)行一組“位位置邏輯”操作。也就是說，第N位輸出是第N位3個輸入的函數(shù)。正如你所見到的，只用到了3個不同的函數(shù)。對0≤T≤19，函數(shù)是條件函數(shù)：如果B那么C否則D。對20≤T≤39和60≤T≤79，函數(shù)產(chǎn)生奇偶校驗位。對40≤T≤59，如果2個或3個變量值為TRUE，則函數(shù)值為TRUE。

現(xiàn)在剩下的是說明32位字WT如何從512位信息中產(chǎn)生。前16個WT的值直接取當(dāng)前分組產(chǎn)生的16個字。剩下的WT值定義為：WT＝WT-16　8　WT-14　8　WT-8　8　WT-3

這樣，在前16層處理中，信息分組產(chǎn)生的輸入由分組中的一個32位字組成。在余下的64層中，輸入由一些信息分組中的字異或而成。

SHA可概述為：

MD0＝IV

MDq+1＝SUM32（MDq，ABCDEq）

MD＝MDl-1

這里，IV為ABCDE緩沖區(qū)中的初始值，在第三步中定義；ABCDE為第Q個信息分組在最后一層處理的輸出；L為信息（包括附加位和長度域）的分組數(shù)；SUM32代表輸入的每一對字的獨立的模232加法；MD等于最后的信息摘要值。

小知識之信息摘要：

信息摘要（Message Digest）又稱為數(shù)字摘要(Digital Digest)。它是一個唯一對應(yīng)一個消息或文本的固定長度的值，它由一個單向Hash加密函數(shù)對消息進(jìn)行作用而產(chǎn)生。如果消息在途中改變了，則接收者通過對收到消息的新產(chǎn)生的摘要與原摘要比較，就可知道消息是否被改變了。因此消息摘要保證了消息的完整性。