SHA-256算法实现

SHA-256 算法输入报文的最大长度不超过2^64 bit，输入按512-bit 分组进行处理，产生

的输出是一个256-bit 的报文摘要。该算法处理包括以下几步：

STEP1：附加填充比特。对报文进行填充使报文长度与448 模512 同余（长度=448 mod 512），
填充的比特数范围是1 到512，填充比特串的最高位为1，其余位为0。
就是先在报文后面加一个 1，再加很多个0，直到长度满足 mod 512=448.
为什么是448，因为448+64=512. 第二步会加上一个 64bit的原始报文的长度信息。

STEP2：附加长度值。将用64-bit 表示的初始报文（填充前）的位长度附加在步骤1 的结果
后（低位字节优先）。

STEP3：初始化缓存。使用一个256-bit 的缓存来存放该散列函数的中间及最终结果。
该缓存表示为A=0x6A09E667 , B=0xBB67AE85 , C=0x3C6EF372 , D=0xA54FF53A,
E=0x510E527F , F=0x9B05688C , G=0x1F83D9AB , H=0x5BE0CD19 。

STEP4：处理512-bit（16 个字）报文分组序列。该算法使用了六种基本逻辑函数，由64
步迭代运算组成。每步都以256-bit 缓存值ABCDEFGH 为输入，然后更新缓存内容。
每步使用一个32-bit 常数值Kt 和一个32-bit Wt。

常数K为

六种基本函数如下：

就像上图一样，参与运算的都是 32 bit的数，Wt 是分组之后的报文，512 bit=32bit*16. 也就是 Wt t=1,2..16 由该组报文产生。
Wt t=17,18,..,64 由前面的Wt按递推公式计算出来。Wt递推公式为：

Kt t=1,2..64 是已知的常数。

上面的计算就是不断更新 a,b,c…h这 32bit*8 。在每个512bit的分组里面迭代计算64次。

STEP5：所有的512-bit分组处理完毕后，对于SHA-256算法最后一个分组产生的输出便是256-bit的报文摘要。

实现代码

SHA256.h

#ifndef _SHA_256_H
#define _SHA_256_H
#include<iostream>
using namespace std;
typedef unsigned int UInt32;
//六个逻辑函数
#define Conditional(x,y,z) ((x&y)^((~x)&z))
#define Majority(x,y,z) ((x&y)^(x&z)^(y&z))
#define LSigma_0(x) (ROTL(x,30)^ROTL(x,19)^ROTL(x,10))
#define LSigma_1(x) (ROTL(x,26)^ROTL(x,21)^ROTL(x,7))
#define SSigma_0(x) (ROTL(x,25)^ROTL(x,14)^SHR(x,3))
#define SSigma_1(x) (ROTL(x,15)^ROTL(x,13)^SHR(x,10))
//信息摘要结构
struct Message_Digest{UInt32 H[8];
};
//SHA256类
class SHA256
{
public:SHA256(){INIT();};~SHA256(){};Message_Digest DEAL(UInt32 W[16]);//处理512比特数据，返回信息摘要
private:void INIT();                //初始杂凑值UInt32 ROTR(UInt32 W,int n);//右旋转UInt32 ROTL(UInt32 W,int n);//左旋转UInt32 SHR(UInt32 W,int n); //右移位
private://信息摘要Message_Digest MD;
};#endif

SHA256.cpp

#include"SHA-256.h"
//64个32比特字的常数（前64个素数的立方根小数前32位）
const UInt32 K[64] = {0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2,
};
//初始化杂凑值（前8个素数的平方根小数前32位）
void SHA256::INIT(){MD.H[0] = 0x6a09e667;MD.H[1] = 0xbb67ae85;MD.H[2] = 0x3c6ef372;MD.H[3] = 0xa54ff53a;MD.H[4] = 0x510e527f;MD.H[5] = 0x9b05688c;MD.H[6] = 0x1f83d9ab;MD.H[7] = 0x5be0cd19;
}
//处理512比特数据，返回信息摘要
Message_Digest SHA256::DEAL(UInt32 M[16]){int i;UInt32 T1=0,T2=0;UInt32 W[64]={0};UInt32 A=0,B=0,C=0,D=0,E=0,F=0,G=0,H=0;for(i=0;i<16;i++){W[i] = M[i];}for(i=16;i<64;i++){W[i] = SSigma_1(W[i-2])+W[i-7]+SSigma_0(W[i-15])+W[i-16];}A = MD.H[0];B = MD.H[1];C = MD.H[2];D = MD.H[3];E = MD.H[4];F = MD.H[5];G = MD.H[6];H = MD.H[7];cout<<"初始:";cout<<hex<<A<<" "<<B<<" "<<C<<" "<<D<<" "<<E<<" "<<F<<" "<<G<<" "<<H<<endl;for(i=0;i<64;i++){T1 = H + LSigma_1(E) + Conditional(E, F, G) + K[i] + W[i];T2 = LSigma_0(A) + Majority(A, B, C);H = G;G = F;F = E;E = D + T1;D = C;C = B;B = A;A = T1 + T2;cout<<dec<<i<<":";cout<<hex<<A<<" "<<B<<" "<<C<<" "<<D<<" "<<E<<" "<<F<<" "<<G<<" "<<H<<endl;}MD.H[0]=(MD.H[0]+A) & 0xFFFFFFFF;MD.H[1]=(MD.H[1]+B) & 0xFFFFFFFF;MD.H[2]=(MD.H[2]+C) & 0xFFFFFFFF;MD.H[3]=(MD.H[3]+D) & 0xFFFFFFFF;MD.H[4]=(MD.H[4]+E) & 0xFFFFFFFF;MD.H[5]=(MD.H[5]+F) & 0xFFFFFFFF;MD.H[6]=(MD.H[6]+G) & 0xFFFFFFFF;MD.H[7]=(MD.H[7]+H) & 0xFFFFFFFF;return MD;
}
//右旋转
UInt32 SHA256::ROTR(UInt32 W,int n){return ((W >> n) & 0xFFFFFFFF) | (W) << (32-(n));
}
//左旋转
UInt32 SHA256::ROTL(UInt32 W,int n){return ((W << n) & 0xFFFFFFFF) | (W) >> (32-(n));
}
//右移位
UInt32 SHA256::SHR(UInt32 W,int n){return ((W >> n) & 0xFFFFFFFF);
}

TEST.CPP

#include<iostream>
#include"SHA-256.h"
using namespace std;typedef unsigned int UInt32;
typedef unsigned __int64 UInt64;
typedef unsigned char UChar;
#define Max 1000//最大字符数
SHA256 sha256=SHA256();
Message_Digest M_D;
UInt32 W[Max/4];//整型
UInt32 M[16];   //存分组信息
//压缩+显示
void compress(){int i;M_D = sha256.DEAL(M);cout<<"哈希值： ";for(i=0;i<8;i++){cout<<hex<<M_D.H[i]<<" ";}cout<<endl;
}
//添加填充位+添加长度
void PAD(UChar Y[Max]){//x+1+d+l=|x|UInt32 i,j;UInt32 T1=0,T2=0,T3=0,T4=0;UChar temp[Max]={0};UInt64 x = strlen((char *)Y);//数据长度UInt32 d = abs(55-x) % 64;   //填充长度UInt32 n = (x+8)/64+1; //分组数UInt32 m = x%64;       //最后组数据长度UInt32 l = 8;      cout<<"数据长度x:"<<int(x)<<" ";cout<<"填充长度d:"<<d<<" ";cout<<"分组数量n:"<<n<<" ";cout<<"最后长度m:"<<m<<endl;//不填充for(i=0;i<x;i++){temp[i] = Y[i];}//填充1次1000 0000temp[x] = 0x80;//填充d次0000 0000for(i=x+1;i<x+d+1;i++){temp[i] = 0x00;}//填充长度的63-0位for(i=1;i<=l;i++){temp[(n*64)-i] = (UChar)(8*x>>(i-1)*8);}//无符号字符转换为无符号整型for(i=0;i<Max/4;i++){for(j=0;j<4;j++){if(j==0)T1 = temp[4*i+j];if(j==1)T2 = temp[4*i+j];if(j==2)T3 = temp[4*i+j];if(j==3)T4 = temp[4*i+j];}W[i] = (T1<<24) + (T2<<16) + (T3<<8) +T4;}//显示16进制数据cout<<"16进制数据：";for(i=0;i<n*16;i++){cout<<hex<<" "<<W[i];}cout<<endl;//分组处理for(i=0;i<n;i++){cout<<"分组处理:"<<i+1<<endl;for(j=0;j<16;j++){M[j] = W[(i*16)+j];}compress();//sha-256压缩}
}
//主函数
int main(){UChar Y[Max];cout<<"请输入要加密的字符串（最大"<<Max<<"个）："<<endl;cin>>Y;PAD(Y);system("pause");return 0;
}

参考：

http://www.iwar.org.uk/comsec/resources/cipher/sha256-384-512.pdf

SHA-256算法实现相关推荐

SHA 256算法是什么？哈希算法有哪些特点，主要应用在哪里？
无论数字证书品牌.价格和类型如何,所有SSL证书的通用规范是采用SHA 256算法,您可以在证书详细信息或产品信息中列出的功能中看到.对于非技术人员来说,SHA 256 算法通常是个谜,但是锐成信息将 ...
什么是SHA系列算法，SHA-1和MD5算法有什么区别
有些朋友在研究微信支付接口的时候,发现它们不仅支持MD5摘要的验签,还支持SHA-256摘要.那么这个SHA是什么呢?别着急,本文将和大家说一说什么是SHA系列算法,SHA这么多版本之间有什么不同,以 ...
漫画：什么是SHA系列算法
转载自玻璃猫程序员小灰 SHA-1 SHA-1算法可以从明文生成160bit的信息摘要,示例如下: 给定明文:abcd SHA-1摘要:81FE8BFE87576C3ECB22426F8E578 ...
HASH和HMAC（5）：SHA-384、SHA-512、SHA-512/224和SHA-512/256算法原理
协议标准:https://csrc.nist.gov/CSRC/media/Publications/fips/180/2/archive/2002-08-01/documents/fips180-2 ...
JavaScript计算文件Hash值(sha1 sha 256 md5)
一.引入外部库CryptoJS(简单) 1.字符串Hash <!DOCTYPE html> <html> <head><title>Hash算法< ...
什么是SHA256？比特币是如何应用SHA256算法的？
SHA 256算法是一种具有确定性的单向哈希函数算法是执行操作的一系列步骤或过程哈希函数是种数学函数,输入的长度任意,但是输出长度固定,可以理解为文件的数字指纹,同一个输入值,总是得相同的输出 S ...
深入理解 SHA 系列加密算法及Go语言运用
SHA 是一系列的加密算法,有 SHA-1.SHA-2.SHA-3 三大类,而 SHA-1 已经被破解,SHA-3 应用较少,目前应用广泛相对安全的是 SHA-2 算法,这也是本篇文章重点要讲述的算法 ...
哈希算法（hash）加密解密
一.哈希算法(hash)加密解密介绍哈希,英文叫做 hash. 哈希函数(hash function)可以把任意长度的数据(字节串)计算出一个为固定长度的结果数据. 我们习惯把要计算的数据称之 ...
sha256算法_腾讯云提供免费证书已支持使用ECC算法大幅度节省证书流量
目前大多数网站使用的都是基于RSA非对称加密算法签发的数字证书,而在部署加密协议后服务器开销亦会增加. 对大型网站而言如果有能够降低服务器开销的方法那自然也得用上,所以现在很多网站也开始使用ECC数字 ...
JJWT：JWS, JWE, JWK, JWA, JWT
JWS, JWE, JWK, JWA, JWT JWS:JSON Web Signature,Digital signature/HMAC specification(签名) JWE:JSON Web ...

SHA-256算法实现

SHA-256算法实现相关推荐

最新文章

热门文章