算法 -> SHA-1

Arrom
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SHA-1(安全哈希算法)

  1. 将消息摘要转换成位字符串

    我们以“abc”字符串来说明问题，因为'a'=97, 'b'=98, 'c'=99，所以将其转换为位串后为： 01100001 01100010 01100011

  2. 对转换后的位字符串进行补位操作

    Sha-1算法标准规定，必须对消息摘要进行补位操作，即将输入的数据进行填充，使得数据长度对512求余的结果为448 ，填充比特位的最高位补一个1，其余的位补0，如果在补位之前已经满足对512取模余数为448，也要进行补位，在其后补一位1即可。 总之，补位是至少补一位，最多补512位，我们依然以“abc”为例，其补位过程如下：

    初始的信息摘要：01100001 01100010 01100011
    第一步补位： 01100001 01100010 01100011 1
    ..... ......
    补位最后一位： 01100001 01100010 01100011 10.......0(后面补了423个0)
    而后我们将补位操作后的信息摘要转换为十六进制，如下所示：
    61626380 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

  3. 附加长度值

    在信息摘要后面附加64bit的信息，用来表示原始信息摘要的长度，在这步操作之后，信息报文便是512bit的倍数。通常来说用一个64位的数据表示原始消息的长度，如果消息长度不大于2^64，那么前32bit就为0，在进行附加长度值操作后，其“abc”数据报文即变成如下形式：
    61626380 00000000 00000000 00000000
    00000000 00000000 00000000 00000000
    00000000 00000000 00000000 00000000
    00000000 00000000 00000000 00000018
    因为“abc”占3个字节，即24位 ，换算为十六进制即为0x18

  4. 初始化缓存

    一个160位MD缓冲区用以保存中间和最终散列函数的结果。它可以表示为5个32位的寄存器(H0,H1,H2,H3,H4)。初始化为：
    H0 = 0x67452301
    H1 = 0xEFCDAB89
    H2 = 0x98BADCFE
    H3 = 0x10325476
    H4 = 0xC3D2E1F0
    大端存储模式：高位数据放在低地址，低位数据放在高地址

  5. 计算消息摘要

    S函数
    循环左移操作符Sn(x),x是一个字，也就是32bit大小的变量，n是一个整数且0<=n<=32。Sn(X) = (X<<n)OR(X>>32-n)
    常量字k(0)、k(1)、...k(79)
    Kt = 0x5A827999 (0 <= t <= 19)
    Kt = 0x6ED9EBA1 (20 <= t <= 39)
    Kt = 0x8F1BBCDC (40 <= t <= 59)
    Kt = 0xCA62C1D6 (60 <= t <= 79)
    非线性函数
    所要用到的一系列函数
    Ft(b,c,d) ((b&c)|((~b)&d)) (0 <= t <= 19)
    Ft(b,c,d) (b^c^d) (20 <= t <= 39)
    Ft(b,c,d) ((b&c)|(b&d)|(c&d)) (40 <= t <= 59)
    Ft(b,c,d) (b^c^d) (60 <= t <= 79)
    根据结果无法反推
    开始计算摘要
    计算需要一个缓冲区，由5个32位的字组成，还需要一个80个32位字的缓冲区。第一个5个字的缓冲区被标识为A，B，C，D，E。80个字的缓冲区被标识为W0, W1,..., W79
    另外还需要一个一个字的TEMP缓冲区。
    为了产生消息摘要，在补好位的数据中前16个字的数据块M1, M2,..., Mn 会依次进行处理，处理每个数据块Mi 包含80个步骤。
    现在开始处理M1, M2, ... , Mn。为了处理 Mi,需要进行下面的步骤
    (1). 将 Mi 分成 16 个字 W0, W1, ... , W15, W0 是最左边的字
    (2). 对于 t = 16 到 79 令 Wt = S1(Wt-3 XOR Wt-8 XOR Wt- 14 XOR Wt-16).
    (3). 令 A = H0, B = H1, C = H2, D = H3, E = H4.
    (4) 对于 t = 0 到 79，执行下面的循环
    TEMP = S5(A) + ft(B,C,D) + E + Wt + Kt;
    E = D; D = C; C = S30(B); B = A; A = TEMP;
    (5). 令 H0 = H0 + A, H1 = H1 + B, H2 = H2 + C, H3 = H3 + D, H4 = H4 + E.
    在处理完所有的 Mn, 后，消息摘要是一个160位的字符串，以下面的顺序标识 H0 H1 H2 H3 H4.

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