SHA1摘要算法（带示例）

本文主要是介绍SHA1摘要算法（带示例），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

原创不易，转载请注明出处。

1.算法简介

2.符号

3.加密算法流程

3.1 概述

3.2 填充

3.3 加密处理

附录A 运算示例

附录B 下载链接

1.算法简介

SHA英文全称Secure Hash Algorithm，即安全散列算法。散列算法又称杂凑算法或哈希算法，能将一定长度的消息计算出固定长度的字符串（又称消息摘要）。SHA包含5个算法，分别是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512，后四者并称为SHA-2。

SHA-1最大计算明文长度为2^64bit，属于分组算法，分组长度为512bit，产生的信息摘要长度为160bit。

SHA-1算法属于杂凑算法，原则上不能通过密文推出明文。但SHA-1的安全性如今被密码学家严重质疑。我国国家密码管理局于2017年4月3日发布《关于使用SHA-1密码算法的风险提示》的通知，目前杂凑算法使用国密SM3杂凑算法，代替SHA系列算法。

本文将通过实例，详细介绍SHA-1加密算法的加密流程。

2.符号

下列符号适用于本文本。

abcde：5个32bit字，迭代过程中使用

ABCDE：5个32bit字，迭代初始值

m：消息

m'：填充后的消息

mod：模运算

Mt：每组消息的第t个32比特字

Wt：第t个子明文，32比特字

∧：32bit与运算

∨：32bit或运算

⊕：异或运算

<<<k：循环左移k比特运算

←：左向赋值运算符

3.加密算法流程

3.1 概述

对长度为l (l<2^64bit )比特的消息 m，SHA-1杂凑算法经过填充和迭代压缩，生成杂凑值，杂凑值长度为160比特。

3.2 填充

假设消息 m的长度为 l 比特。首先将比特“1”添加到消息的末尾，再添加 k个“0”， k是满足l+1+k=448mod512 的最小的非负整数。然后再添加一个64位比特串，该比特串是长度l 的二进制表示。填充后的消息 m'的比特长度为512的倍数。

例如：对消息01100001 01100010 01100011，其长度 =24，经填充得到比特串：

事实上，在编写程序时，应该先进行分组，对满足512bit的分组先进行计算。当分到最后一组不足512bit时，再进行填充。

3.3 加密处理

将填充后的消息m' 按512比特进行分组：m'=B0B1……Bn-1

其中n=(l+k+65)/512 。

对每一个分组按下列方式迭代：

1）首先按照如下伪代码得到80个子明文：

FOR t=0 TO t=15Wt←MtENDFOR
FOR t=16 TO t=79Wt←(Wt ⊕Wt ⊕Wt ⊕Wt)<<<1
ENDFOR

Mt(0≤t≤15)是将分组512bit分成16个32bit字，Wt (0≤t≤79)是生成的80个子明文。

2）接下来进行80次迭代，分为4组，每组20次。在80次迭代过程中，需要用到常数K和逻辑函数ft(b,c,d)。迭代次数不同，所取的常数K和逻辑函数ft(b,c,d)也不相同，如表3-1所示。

表3-1 常数K和逻辑函数ft(b,c,d)
第t次迭代	常数K取值	逻辑函数ft(b,c,d)
0≤t≤19	0x5A827999	ft(b,c,d)=(b∧c) ∨(~b∧d)
20≤t≤39	0x6ED9EBA1	ft(b,c,d)=b⊕c⊕d
40≤t≤59	0x8F1BBCDC	ft(b,c,d)=(b∧c) ∨(b∧d) ∨(c∧d)
60≤t≤79	0xCA62C1D6	ft(b,c,d)=b⊕c⊕d

迭代初始值：A=0x67452301；B=0xEFCDAB89；C=0x98BADCFE；D=0x10325476；E=0xC3D2E1F0。

具体迭代步骤伪代码如下：

a←A
b←B
c←C
d←D
e←E
FOR t=0 TO t=79e←dd←cc←b<<<30b←aa←(a<<<5)+e+Wt+Kt+ft(b,c,d)
ENDFOR
A←A+a
B←B+b
C←C+c
D←D+d
E←E+e

注意前一组得到的ABCDE作为下一分组的初始值，最终得到的ABCDE就是160bit杂凑值。

附录A 运算示例

原始输入消息：

abc

填充后消息：

0x61 0x62 0x63 0x80 0x00 0x00 0x00 0x00

0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x18

80个子明文

W0~W3：0x61626380 0x00000000 0x00000000 0x00000000

W4~W7：0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

W8~W11：0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

W12~W15：0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000018

W16~W19：0xc2c4c700 0x00000000 0x00000030 0x85898e01

W20~W23：0x00000000 0x00000060 0x0b131c03 0x00000030

W24~W27：0x85898ec1 0x16263806 0x00000000 0x00000180

W28~W31：0x2c4c700c 0x000000f0 0x93afb507 0x5898e048

W32~W35：0x8e9a9202 0x00000600 0xb131c0f0 0x16263bc6

W36~W39：0x4ebed41e 0x626380a1 0x16263806 0x000018c0

W40~W43：0xd2e138c4 0x00000f00 0x3afb5079 0x898e04e5

W44~W47：0xe2ba3c2b 0x000060c0 0x053a37cd 0x74458547

W48~W51：0xda9415ed 0x26380a16 0x626383a1 0x4ebf54de

W52~W55：0x3835b44b 0x0000f600 0x1e84c7a3 0x98e04d98

W56~W59：0x651d16a0 0x62658ca1 0x458544d6 0x44584cb7

W60~W63：0x7ba06619 0x6380aea2 0x0ae55269 0x627b49a1

W64~W67：0x7cd45c9d 0x000f0000 0xfb50753a 0xec6765e8

W68~W71：0xba3c2be2 0x0060c000 0x3a37cd05 0x458546f4

W72~W75：0xb8599dd6 0x380a1a26 0x01e02203 0xe7cc3456

W76~W79：0xe6e60b69 0x00f60a00 0x5795ef4f 0x822e0879

80轮迭代：

轮数	a	b	c	d	e
0	0x67452301	0xefcdab89	0x98badcfe	0x10325476	0xc3d2e1f0
1	0x0116fc33	0x67452301	0x7bf36ae2	0x98badcfe	0x10325476
2	0x8990536d	0x0116fc33	0x59d148c0	0x7bf36ae2	0x98badcfe
3	0xa1390f08	0x8990536d	0xc045bf0c	0x59d148c0	0x7bf36ae2
4	0xcdd8e11b	0xa1390f08	0x626414db	0xc045bf0c	0x59d148c0
5	0xcfd499de	0xcdd8e11b	0x284e43c2	0x626414db	0xc045bf0c
6	0x3fc7ca40	0xcfd499de	0xf3763846	0x284e43c2	0x626414db
7	0x993e30c1	0x3fc7ca40	0xb3f52677	0xf3763846	0x284e43c2
8	0x9e8c07d4	0x993e30c1	0x0ff1f290	0xb3f52677	0xf3763846
9	0x4b6ae328	0x9e8c07d4	0x664f8c30	0x0ff1f290	0xb3f52677
10	0x8351f929	0x4b6ae328	0x27a301f5	0x664f8c30	0x0ff1f290
11	0xfbda9e89	0x8351f929	0x12dab8ca	0x27a301f5	0x664f8c30
12	0x63188fe4	0xfbda9e89	0x60d47e4a	0x12dab8ca	0x27a301f5
13	0x4607b664	0x63188fe4	0x7ef6a7a2	0x60d47e4a	0x12dab8ca
14	0x9128f695	0x4607b664	0x18c623f9	0x7ef6a7a2	0x60d47e4a
15	0x196bee77	0x9128f695	0x1181ed99	0x18c623f9	0x7ef6a7a2
16	0x20bdd62f	0x196bee77	0x644a3da5	0x1181ed99	0x18c623f9
17	0x4e925823	0x20bdd62f	0xc65afb9d	0x644a3da5	0x1181ed99
18	0x82aa6728	0x4e925823	0xc82f758b	0xc65afb9d	0x644a3da5
19	0xdc64901d	0x82aa6728	0xd3a49608	0xc82f758b	0xc65afb9d
20	0xfd9e1d7d	0xdc64901d	0x20aa99ca	0xd3a49608	0xc82f758b
21	0x1a37b0ca	0xfd9e1d7d	0x77192407	0x20aa99ca	0xd3a49608
22	0x33a23bfc	0x1a37b0ca	0x7f67875f	0x77192407	0x20aa99ca
23	0x21283486	0x33a23bfc	0x868dec32	0x7f67875f	0x77192407
24	0xd541f12d	0x21283486	0x0ce88eff	0x868dec32	0x7f67875f
25	0xc7567dc6	0xd541f12d	0x884a0d21	0x0ce88eff	0x868dec32
26	0x48413ba4	0xc7567dc6	0x75507c4b	0x884a0d21	0x0ce88eff
27	0xbe35fbd5	0x48413ba4	0xb1d59f71	0x75507c4b	0x884a0d21
28	0x4aa84d97	0xbe35fbd5	0x12104ee9	0xb1d59f71	0x75507c4b
29	0x8370b52e	0x4aa84d97	0x6f8d7ef5	0x12104ee9	0xb1d59f71
30	0xc5fbaf5d	0x8370b52e	0xd2aa1365	0x6f8d7ef5	0x12104ee9
31	0x1267b407	0xc5fbaf5d	0xa0dc2d4b	0xd2aa1365	0x6f8d7ef5
32	0x3b845d33	0x1267b407	0x717eebd7	0xa0dc2d4b	0xd2aa1365
33	0x046faa0a	0x3b845d33	0xc499ed01	0x717eebd7	0xa0dc2d4b
34	0x2c0ebc11	0x046faa0a	0xcee1174c	0xc499ed01	0x717eebd7
35	0x21796ad4	0x2c0ebc11	0x811bea82	0xcee1174c	0xc499ed01
36	0xdcbbb0cb	0x21796ad4	0x4b03af04	0x811bea82	0xcee1174c
37	0x0f511fd8	0xdcbbb0cb	0x085e5ab5	0x4b03af04	0x811bea82
38	0xdc63973f	0x0f511fd8	0xf72eec32	0x085e5ab5	0x4b03af04
39	0x4c986405	0xdc63973f	0x03d447f6	0xf72eec32	0x085e5ab5
40	0x32de1cba	0x4c986405	0xf718e5cf	0x03d447f6	0xf72eec32
41	0xfc87dedf	0x32de1cba	0x53261901	0xf718e5cf	0x03d447f6
42	0x970a0d5c	0xfc87dedf	0x8cb7872e	0x53261901	0xf718e5cf
43	0x7f193dc5	0x970a0d5c	0xff21f7b7	0x8cb7872e	0x53261901
44	0xee1b1aaf	0x7f193dc5	0x25c28357	0xff21f7b7	0x8cb7872e
45	0x40f28e09	0xee1b1aaf	0x5fc64f71	0x25c28357	0xff21f7b7
46	0x1c51e1f2	0x40f28e09	0xfb86c6ab	0x5fc64f71	0x25c28357
47	0xa01b846c	0x1c51e1f2	0x503ca382	0xfb86c6ab	0x5fc64f71
48	0xbead02ca	0xa01b846c	0x8714787c	0x503ca382	0xfb86c6ab
49	0xbaf39337	0xbead02ca	0x2806e11b	0x8714787c	0x503ca382
50	0x120731c5	0xbaf39337	0xafab40b2	0x2806e11b	0x8714787c
51	0x641db2ce	0x120731c5	0xeebce4cd	0xafab40b2	0x2806e11b
52	0x3847ad66	0x641db2ce	0x4481cc71	0xeebce4cd	0xafab40b2
53	0xe490436d	0x3847ad66	0x99076cb3	0x4481cc71	0xeebce4cd
54	0x27e9f1d8	0xe490436d	0x8e11eb59	0x99076cb3	0x4481cc71
55	0x7b71f76d	0x27e9f1d8	0x792410db	0x8e11eb59	0x99076cb3
56	0x5e6456af	0x7b71f76d	0x09fa7c76	0x792410db	0x8e11eb59
57	0xc846093f	0x5e6456af	0x5edc7ddb	0x09fa7c76	0x792410db
58	0xd262ff50	0xc846093f	0xd79915ab	0x5edc7ddb	0x09fa7c76
59	0x09d785fd	0xd262ff50	0xf211824f	0xd79915ab	0x5edc7ddb
60	0x3f52de5a	0x09d785fd	0x3498bfd4	0xf211824f	0xd79915ab
61	0xd756c147	0x3f52de5a	0x4275e17f	0x3498bfd4	0xf211824f
62	0x548c9cb2	0xd756c147	0x8fd4b796	0x4275e17f	0x3498bfd4
63	0xb66c020b	0x548c9cb2	0xf5d5b051	0x8fd4b796	0x4275e17f
64	0x6b61c9e1	0xb66c020b	0x9523272c	0xf5d5b051	0x8fd4b796
65	0x19dfa7ac	0x6b61c9e1	0xed9b0082	0x9523272c	0xf5d5b051
66	0x101655f9	0x19dfa7ac	0x5ad87278	0xed9b0082	0x9523272c
67	0x0c3df2b4	0x101655f9	0x0677e9eb	0x5ad87278	0xed9b0082
68	0x78dd4d2b	0x0c3df2b4	0x4405957e	0x0677e9eb	0x5ad87278
69	0x497093c0	0x78dd4d2b	0x030f7cad	0x4405957e	0x0677e9eb
70	0x3f2588c2	0x497093c0	0xde37534a	0x030f7cad	0xde37534a
71	0x5bcbb693	0x3f2588c2	0x125c24f0	0xde37534a	0x030f7cad
72	0x7fbd575a	0x5bcbb693	0x8fc96230	0x125c24f0	0xde37534a
73	0x1efd8e98	0x7fbd575a	0xd6f2eda4	0x8fc96230	0x125c24f0
74	0x1b01acbd	0x1efd8e98	0x9fef55d6	0xd6f2eda4	0x8fc96230
75	0x14221496	0x1b01acbd	0x07bf63a6	0x9fef55d6	0xd6f2eda4
76	0x90b6115f	0x14221496	0x46c06b2f	0x07bf63a6	0x9fef55d6
77	0xbd576b26	0x90b6115f	0x85088525	0x46c06b2f	0x07bf63a6
78	0xd18493a8	0xbd576b26	0xe42d8457	0x85088525	0x46c06b2f
79	0x75bdfbc2	0xd18493a8	0xaf55dac9	0xe42d8457	0x85088525
80	0x42541b35	0x5738d5e1	0x21834873	0x681e6df6	0xd8fdf6ad