SHA-224摘要算法（带示例）

本文主要是介绍SHA-224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-224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224bit。SHA-224算法属于密码杂凑算法，原则上不能通过密文推出明文。

本文将通过实例，详细介绍SHA-224加密算法的加密流程。

2.符号

下列符号适用于本文本。

h0~h7：8个32bit字，初始哈希值，也存放每组计算的当前哈希值

abcdefgh：8个32bit字，存放中间变量

m ：消息

m'：填充后的消息

mod：模运算

s0，s1：字节扩展时中间变量

S0，S1，ch，maj，temp1，temp2：循环迭代时中间变量

w[i]：第i个扩展字

∧：32bit与运算

∨：32bit或运算

⊕：异或运算

>>>k：循环右移k比特运算

>>k：右移k比特运算

←：左向赋值运算符

~：32bit字按位取反

3.加密算法流程

3.1 概述

对长度为l (l<2^64bit )比特的消息，SHA-224杂凑算法经过填充和迭代压缩，生成杂凑值，杂凑值长度为224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，再添加个k“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 。

3.3.1 常量及初始值

初始哈希值：

h0= 0xc1059ed8

h1= 0x367cd507

h2= 0x3070dd17

h3= 0xf70e5939

h4= 0xffc00b31

h5= 0x68581511

h6= 0x64f98fa7

h7= 0xbefa4fa4

初始常量矩阵：

k[0..63]=

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

3.3.2 加密流程

每组数据按照如下流程进行加密操作：

1）分组数据按照32bit字存放在w[0]~w[15]中，然后按照如下规则扩展成64个字。注意 s0， s1 最后是右移，不是循环右移

FOR i from 16 to 63

s0= (w[i-15] ) >>> 7)⊕(w[i-15] >>> 18)⊕(w[i-15] >> 3)

s1= (w[i-2] >>> 17)⊕(w[i-2] >>> 19)⊕(w[i-2] >> 10)

w[i]= w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1

ENDFOR

2）赋值初始哈希值

a= h0

b= h1

c= h2

d= h3

e= h4

f= h5

g= h6

h= h7

3）迭代计算64次

FOR i from 0 to 63

S1= (e >>> 6) ⊕ (e >>> 11) ⊕ (e >>> 25)

ch= (e∧ f) ⊕ ((~ e) ∧ g)

temp1= h + S1 + ch + k[i] + w[i]

S0= (a >>> 2) ⊕ (a >>> 13) ⊕ (a >>> 22)

maj= (a∧b) ⊕ (a∧c)⊕(b∧c)

temp2= S0 + maj

h= g

g= f

f= e

e= d + temp1

d= c

c= b

b= a

a= temp1 + temp2

ENDFOR

4）获取当前哈希值

h0= h0 + a

h1= h1 + b

h2= h2 + c

h3= h3 + d

h4= h4 + e

h5= h5 + f

h6= h6 + g

h7= h7 + h

注意前一组得到的哈希值h0~h7作为下一分组的初始值，最终取h0~h6共224bit作为杂凑值。

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

64个扩展字

w[0]~w[3]： 0x61626380 0x00000000 0x00000000 0x00000000

w[4]~w[7]： 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

w[8]~w[11]： 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

w[12]~w[15]：0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000018

w[16]~w[19]：0x61626380 0x000f0000 0x7da86405 0x600003c6

w[20]~w[23]：0x3e9d7b78 0x0183fc00 0x12dcbfdb 0xe2e2c38e

w[24]~w[27]：0xc8215c1a 0xb73679a2 0xe5bc3909 0x32663c5b

w[28]~w[31]：0x9d209d67 0xec8726cb 0x702138a4 0xd3b7973b

w[32]~w[35]：0x93f5997f 0x3b68ba73 0xaff4ffc1 0xf10a5c62

w[36]~w[39]：0x0a8b3996 0x72af830a 0x9409e33e 0x24641522

w[40]~w[43]：0x9f47bf94 0xf0a64f5a 0x3e246a79 0x27333ba3

w[44]~w[47]：0x0c4763f2 0x840abf27 0x7a290d5d 0x065c43da

w[48]~w[51]：0xfb3e89cb 0xcc7617db 0xb9e66c34 0xa9993667

w[52]~w[55]：0x84badedd 0xc21462bc 0x1487472c 0xb20f7a99

w[56]~w[59]：0xef57b9cd 0xebe6b238 0x9fe3095e 0x78bc8d4b

w[60]~w[63]：0xa43fcf15 0x668b2ff8 0xeeaba2cc 0x12b1edeb

64轮迭代（十六进制表示）：

轮	A	B	c	d	e	f	g	h
0	c1059ed8	367cd507	3070dd17	f70e5939	ffc00b31	68581511	64f98fa7	befa4fa4
1	0e96b2da	c1059ed8	367cd507	3070dd17	0434225e	ffc00b31	68581511	64f98fa7
2	c20dab6b	0e96b2da	c1059ed8	367cd507	9cab416f	0434225e	ffc00b31	68581511
3	ab113b7a	c20dab6b	0e96b2da	c1059ed8	82177fe8	9cab416f	0434225e	ffc00b31
4	8253cc1a	ab113b7a	c20dab6b	0e96b2da	8346b27d	82177fe8	9cab416f	0434225e
5	08a0dc0c	8253cc1a	ab113b7a	c20dab6b	05b557db	8346b27d	82177fe8	9cab416f
6	b2ca3a91	08a0dc0c	8253cc1a	ab113b7a	898dc7bb	05b557db	8346b27d	82177fe8
7	0b6b9023	b2ca3a91	08a0dc0c	8253cc1a	a2e49147	898dc7bb	05b557db	8346b27d
8	f09d116d	0b6b9023	b2ca3a91	08a0dc0c	7a84120d	a2e49147	898dc7bb	05b557db
9	ed6fa633	f09d116d	0b6b9023	b2ca3a91	c037faad	7a84120d	a2e49147	898dc7bb
10	55e6a367	ed6fa633	f09d116d	0b6b9023	aae50091	c037faad	7a84120d	a2e49147
11	0817e82b	55e6a367	ed6fa633	f09d116d	c8c53a2c	aae50091	c037faad	7a84120d
12	17142334	0817e82b	55e6a367	ed6fa633	dd4c7be9	c8c53a2c	aae50091	c037faad
13	fc4f023e	17142334	0817e82b	55e6a367	87bea51a	dd4c7be9	c8c53a2c	aae50091
14	be316902	fc4f023e	17142334	0817e82b	65141125	87bea51a	dd4c7be9	c8c53a2c
15	1d80d178	be316902	fc4f023e	17142334	4545f53a	65141125	87bea51a	dd4c7be9
16	9f341a45	1d80d178	be316902	fc4f023e	6a61c411	4545f53a	65141125	87bea51a
17	0f324db9	9f341a45	1d80d178	be316902	06c80d6a	6a61c411	4545f53a	65141125
18	ffe7012b	0f324db9	9f341a45	1d80d178	b7b601f4	06c80d6a	6a61c411	4545f53a
19	62932ab8	ffe7012b	0f324db9	9f341a45	763b627a	b7b601f4	06c80d6a	6a61c411
20	5207d867	62932ab8	ffe7012b	0f324db9	7fbba936	763b627a	b7b601f4	06c80d6a
21	07d55ccb	5207d867	62932ab8	ffe7012b	9ba5a6ea	7fbba936	763b627a	b7b601f4
22	dece98a4	07d55ccb	5207d867	62932ab8	293ffb5d	9ba5a6ea	7fbba936	763b627a
23	e62a812e	dece98a4	07d55ccb	5207d867	28fe0fd9	293ffb5d	9ba5a6ea	7fbba936
24	57206fb8	e62a812e	dece98a4	07d55ccb	c76084ea	28fe0fd9	293ffb5d	9ba5a6ea
25	6a6abcf0	57206fb8	e62a812e	dece98a4	b2614c5e	c76084ea	28fe0fd9	293ffb5d
26	937514f0	6a6abcf0	57206fb8	e62a812e	b42ec21c	b2614c5e	c76084ea	28fe0fd9
27	82af3ffb	937514f0	6a6abcf0	57206fb8	be6f6760	b42ec21c	b2614c5e	c76084ea
28	eca3bcd5	82af3ffb	937514f0	6a6abcf0	1dccbb10	be6f6760	b42ec21c	b2614c5e
29	2d1576c4	eca3bcd5	82af3ffb	937514f0	01641929	1dccbb10	be6f6760	b42ec21c
30	fe3c8658	2d1576c4	eca3bcd5	82af3ffb	fc4b36c5	01641929	1dccbb10	be6f6760
31	0d7cce07	fe3c8658	2d1576c4	eca3bcd5	a4a4a3a4	fc4b36c5	01641929	1dccbb10
32	cce1951d	0d7cce07	fe3c8658	2d1576c4	4be9475c	a4a4a3a4	fc4b36c5	01641929
33	09b76257	cce1951d	0d7cce07	fe3c8658	0ccddd86	4be9475c	a4a4a3a4	fc4b36c5
34	f827767e	09b76257	cce1951d	0d7cce07	db116db7	0ccddd86	4be9475c	a4a4a3a4
35	e4a0bb48	f827767e	09b76257	cce1951d	994e2bac	db116db7	0ccddd86	4be9475c
36	d8bb1041	e4a0bb48	f827767e	09b76257	5b730abb	994e2bac	db116db7	0ccddd86
37	2a2e32f4	d8bb1041	e4a0bb48	f827767e	22e15c59	5b730abb	994e2bac	db116db7
38	0d275ca8	2a2e32f4	d8bb1041	e4a0bb48	f6c39382	22e15c59	5b730abb	994e2bac
39	7902369c	0d275ca8	2a2e32f4	d8bb1041	d9f8c2e0	f6c39382	22e15c59	5b730abb
40	f3c80288	7902369c	0d275ca8	2a2e32f4	00e3a7bb	d9f8c2e0	f6c39382	22e15c59
41	483bba4d	f3c80288	7902369c	0d275ca8	f0a8198c	00e3a7bb	d9f8c2e0	f6c39382
42	d75d4d26	483bba4d	f3c80288	7902369c	fcecdcd4	f0a8198c	00e3a7bb	d9f8c2e0
43	0744b618	d75d4d26	483bba4d	f3c80288	03186faa	fcecdcd4	f0a8198c	00e3a7bb
44	9cce9f01	0744b618	d75d4d26	483bba4d	a56f6bbf	03186faa	fcecdcd4	f0a8198c
45	a3701bd9	9cce9f01	0744b618	d75d4d26	af1bef5f	a56f6bbf	03186faa	fcecdcd4
46	131d4c09	a3701bd9	9cce9f01	0744b618	ecb77e1b	af1bef5f	a56f6bbf	03186faa
47	fb3777d9	131d4c09	a3701bd9	9cce9f01	1d601f44	ecb77e1b	af1bef5f	a56f6bbf
48	847ea00e	fb3777d9	131d4c09	a3701bd9	503a7b95	1d601f44	ecb77e1b	af1bef5f
49	aaa69347	847ea00e	fb3777d9	131d4c09	5eeb9930	503a7b95	1d601f44	ecb77e1b
50	505caf28	aaa69347	847ea00e	fb3777d9	ce695893	5eeb9930	503a7b95	1d601f44
51	675e0b02	505caf28	aaa69347	847ea00e	c22dd75f	ce695893	5eeb9930	503a7b95
52	abd26099	675e0b02	505caf28	aaa69347	1409c3f8	c22dd75f	ce695893	5eeb9930
53	0df9857a	abd26099	675e0b02	505caf28	2d864d9f	1409c3f8	c22dd75f	ce695893
54	308b8799	0df9857a	abd26099	675e0b02	02524f02	2d864d9f	1409c3f8	c22dd75f
55	909cc059	308b8799	0df9857a	abd26099	6f2a444a	02524f02	2d864d9f	1409c3f8
56	8d25bd94	909cc059	308b8799	0df9857a	1273c622	6f2a444a	02524f02	2d864d9f
57	f32141da	8d25bd94	909cc059	308b8799	1771ed3f	1273c622	6f2a444a	02524f02
58	8ce24395	f32141da	8d25bd94	909cc059	f52f66a6	1771ed3f	1273c622	6f2a444a
59	07bcd846	8ce24395	f32141da	8d25bd94	149db547	f52f66a6	1771ed3f	1273c622
60	622d5e5b	07bcd846	8ce24395	f32141da	b6f4c630	149db547	f52f66a6	1771ed3f
61	c693fc7a	622d5e5b	07bcd846	8ce24395	13dfb889	b6f4c630	149db547	f52f66a6
62	55d1c760	c693fc7a	622d5e5b	07bcd846	7e730e00	13dfb889	b6f4c630	149db547
63	fd89031b	55d1c760	c693fc7a	622d5e5b	55489ee6	7e730e00	13dfb889	b6f4c630
64	6203de4a	fd89031b	55d1c760	c693fc7a	2aedb1b3	55489ee6	7e730e00	13dfb889