C语言实现SHA-256算法校验文件(win32-API)

2024-08-30 10:44
文章标签 算法 语言 实现 api 256 win32 sha 校验文件

本文主要是介绍C语言实现SHA-256算法校验文件(win32-API)，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！

一、前言

在数字化时代，信息安全与数据完整性成为了不可忽视的关键议题。在众多保障数据完整性的方法中，散列函数扮演着至关重要的角色。SHA-256（Secure Hash Algorithm 256）作为一种先进的散列算法，以其高度的安全性和广泛的应用性脱颖而出，尤其在文件校验、密码存储、数字签名等领域展现出了卓越的表现力。

image-20240715164411050

SHA-256算法是SHA-2家族的一员，由美国国家安全局（NSA）设计，经由美国国家标准与技术研究院（NIST）发布。不同于MD5算法，SHA-256不仅提供了更长的散列值长度——256位（32字节），增强了抗碰撞能力，还引入了一系列复杂的数学运算，包括模运算、位移、异或、加法等，以确保即使输入的微小变化也能引起散列值的显著差异，这种特性被称为雪崩效应。SHA-256的输出通常以64位十六进制字符串表示，每一个字符代表4位，总共需要32个字符来完整表示256位的散列值。

在实现文件的SHA-256校验时，C语言结合Win32 API提供了强大的工具集。通过调用CryptoAPI（Cryptographic Application Programming Interface）中的相关函数，可以高效地计算出文件的SHA-256值。CryptoAPI是Windows操作系统内置的加密库，它封装了包括SHA-256在内的多种加密和散列算法，简化了复杂加密操作的实现难度。在C语言环境中，开发者可以通过一系列步骤，如获取加密服务提供者（CSP）句柄、创建散列对象、分块读取文件数据并进行散列计算、获取散列结果等，来完成SHA-256值的计算。这一过程不仅能够确保文件的完整性，还能有效抵御数据篡改和非法访问，尤其是在网络传输和存储环节，SHA-256的校验机制能够为数据的来源和状态提供强有力的验证。

相较于MD5算法，SHA-256在安全性上有着显著的优势。MD5算法由于存在碰撞攻击的风险，即不同的输入可能导致相同的散列值，已被证实不够安全，尤其是对于高安全需求的场景。而SHA-256通过其更长的散列值和更复杂的运算逻辑，极大地降低了碰撞的概率，提升了算法的鲁棒性和安全性。因此，在涉及敏感信息处理、身份验证、电子交易等高风险领域，SHA-256成为了首选的散列算法。

SHA-256算法凭借其强大的数据完整性保护能力和广泛的适用性，在现代信息安全体系中占据了举足轻重的地位。借助C语言与Win32 API的结合，开发者能够轻松地集成SHA-256校验功能，为数据的传输、存储和处理提供了一层坚实的保护罩。无论是对于个人用户还是企业机构，掌握并应用SHA-256算法，都是维护数据安全、防范潜在威胁的重要手段。

二、代码实操

2.1 计算数组的SHA-256值（win32-API）

要在Windows上使用C语言并且不依赖于任何第三方库（如OpenSSL）来计算SHA-256哈希，可以使用Windows Crypto API (Cryptographic Application Programming Interface, CAPI)。

下面是使用Windows Crypto API来计算一个字符串的SHA-256哈希值的示例代码：

#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#include <stdio.h>void PrintHex(const BYTE *data, DWORD len) {for (DWORD i = 0; i < len; i++) {printf("%02X", data[i]);}
}int main() {HCRYPTPROV hProv = NULL;HCRYPTHASH hHash = NULL;// 定义要计算SHA-256的数组BYTE testData[] = "Hello, this is a test message for SHA-256.";DWORD testDataLen = sizeof(testData) - 1; // 减1是因为数组末尾有'\0'// 初始化Crypto APIif (!CryptAcquireContext(&hProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_VERIFYCONTEXT)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());return 1;}// 创建一个哈希对象if (!CryptCreateHash(hProv, CALG_SHA_256, 0, 0, &hHash)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 添加数据到哈希对象if (!CryptHashData(hHash, testData, testDataLen, 0)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 获取哈希摘要的大小DWORD dwHashSize = 0;if (!CryptGetHashParam(hHash, HP_HASHVAL, NULL, &dwHashSize, 0)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 分配内存以保存哈希摘要BYTE *pbHash = (BYTE *)malloc(dwHashSize);if (pbHash == NULL) {printf("Error allocating memory.\n");CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 获取哈希摘要if (!CryptGetHashParam(hHash, HP_HASHVAL, pbHash, &dwHashSize, 0)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());free(pbHash);CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 输出哈希摘要printf("SHA-256 Digest: ");PrintHex(pbHash, dwHashSize);printf("\n");// 清理free(pbHash);CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 0;
}

这个程序初始化Crypto API环境，然后创建一个SHA-256哈希对象。接着，将要计算哈希的数据传递给CryptHashData函数，之后通过CryptGetHashParam获取哈希摘要。最后，使用PrintHex函数打印出十六进制格式的摘要。

2.2 计算数组的SHA-256值（OpenSSL库）

在C语言中使用SHA-256算法计算一段数组数据的散列值，可以选择使用OpenSSL库，下面是一个使用OpenSSL库的C语言代码示例，用于计算一个字节数组的SHA-256散列值，并将其以十六进制格式打印出来。

确保开发环境中已经安装了OpenSSL库。在Visual Studio中，需要在项目属性的“链接器”->“输入”->“附加依赖项”中添加libeay32.lib和ssleay32.lib。如果是使用GCC编译器，编译时需要添加-lcrypto选项。

接下来是C语言代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/sha.h>// 函数声明，用于打印字节数据为十六进制
void print_hex(const unsigned char *data, size_t len);int main() {// 定义一个测试数组unsigned char testData[] = "Hello, this is a test message for SHA-256.";// SHA-256摘要长度unsigned int digest_len = SHA256_DIGEST_LENGTH;// 创建一个字节数组存储摘要unsigned char digest[digest_len];// 计算SHA-256摘要SHA256(testData, strlen((const char *)testData), digest);// 打印摘要的十六进制形式printf("SHA-256 Digest: ");print_hex(digest, digest_len);printf("\n");return 0;
}// 函数实现，用于打印字节数据为十六进制
void print_hex(const unsigned char *data, size_t len) {for (size_t i = 0; i < len; i++) {printf("%02x", data[i]);}
}

在这个代码中，定义了一个测试数组testData，使用SHA256函数计算其SHA-256摘要。SHA256_DIGEST_LENGTH是一个宏，定义了SHA-256摘要的长度，即32字节。print_hex函数用于将摘要数据转换为十六进制字符串并打印出来。

2.3 计算文件的SHA-256值（win32-API）

为了使用Win32 API计算一个文件的SHA-256哈希值，需要对文件进行分块读取并逐块添加到哈希上下文中。

下面是一个使用CryptHashData函数和文件I/O函数来计算文件SHA-256哈希值的C语言示例代码：

#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#define BUFFER_SIZE 4096void PrintHex(const BYTE *data, DWORD len) {for (DWORD i = 0; i < len; ++i) {printf("%02X", data[i]);}
}int main(int argc, char **argv) {if (argc != 2) {printf("Usage: %s <filename>\n", argv[0]);return 1;}HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;HANDLE hFile = CreateFile(argv[1], GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) {printf("Failed to open file: %d\n", GetLastError());return 1;}if (!CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_VERIFYCONTEXT)) {printf("Error acquiring cryptographic context: %d\n", GetLastError());CloseHandle(hFile);return 1;}if (!CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_SHA_256, 0, 0, &hCryptHash)) {printf("Error creating hash object: %d\n", GetLastError());CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}BYTE buffer[BUFFER_SIZE];DWORD bytesRead = 0;while (ReadFile(hFile, buffer, BUFFER_SIZE, &bytesRead, NULL)) {if (bytesRead == 0)break;if (!CryptHashData(hCryptHash, buffer, bytesRead, 0)) {printf("Error hashing data: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}}if (GetLastError() != ERROR_SUCCESS) {printf("Error reading file: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}DWORD hashSize = 0;if (!CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHVAL, NULL, &hashSize, 0)) {printf("Error getting hash size: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}BYTE *hash = (BYTE *)malloc(hashSize);if (hash == NULL) {printf("Memory allocation failed.\n");CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}if (!CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHVAL, hash, &hashSize, 0)) {printf("Error getting hash value: %d\n", GetLastError());free(hash);CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}printf("SHA-256 Digest: ");PrintHex(hash, hashSize);printf("\n");free(hash);CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 0;
}

这段代码首先检查命令行参数，然后打开指定的文件，并使用CryptAcquireContext和CryptCreateHash初始化加密上下文和哈希对象。接着，从文件中读取数据，每次读取BUFFER_SIZE字节，直到文件结束。对于每个读取的数据块，都调用CryptHashData来更新哈希。最后，它调用CryptGetHashParam来获取最终的哈希值并打印出来。

请注意，BUFFER_SIZE定义了每次读取文件的字节数，可以根据需要调整这个值。如果文件非常大，较大的缓冲区可以提高性能，但也会消耗更多内存。反之亦然，较小的缓冲区会降低内存使用量，但可能需要更多的磁盘I/O操作。

这篇关于C语言实现SHA-256算法校验文件(win32-API)的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1120598。

相关文章

windos server2022里的DFS配置的实现

windos server2022里的DFS配置的实现

《windosserver2022里的DFS配置的实现》DFS是WindowsServer操作系统提供的一种功能,用于在多台服务器上集中管理共享文件夹和文件的分布式存储解决方案,本文就来介绍一下wi... 目录什么是DFS？优势：应用场景：DFS配置步骤什么是DFS？DFS指的是分布式文件系统（Distr
阅读更多...
NFS实现多服务器文件的共享的方法步骤

NFS实现多服务器文件的共享的方法步骤

《NFS实现多服务器文件的共享的方法步骤》NFS允许网络中的计算机之间共享资源,客户端可以透明地读写远端NFS服务器上的文件,本文就来介绍一下NFS实现多服务器文件的共享的方法步骤,感兴趣的可以了解一... 目录一、简介二、部署1、准备1、服务端和客户端：安装nfs-utils2、服务端：创建共享目录3、服
阅读更多...
C#使用yield关键字实现提升迭代性能与效率

C#使用yield关键字实现提升迭代性能与效率

《C#使用yield关键字实现提升迭代性能与效率》yield关键字在C#中简化了数据迭代的方式,实现了按需生成数据,自动维护迭代状态,本文主要来聊聊如何使用yield关键字实现提升迭代性能与效率,感兴... 目录前言传统迭代和yield迭代方式对比yield延迟加载按需获取数据yield break显式示迭
阅读更多...
Python实现高效地读写大型文件

Python实现高效地读写大型文件

《Python实现高效地读写大型文件》Python如何读写的是大型文件,有没有什么方法来提高效率呢,这篇文章就来和大家聊聊如何在Python中高效地读写大型文件,需要的可以了解下... 目录一、逐行读取大型文件二、分块读取大型文件三、使用 mmap 模块进行内存映射文件操作（适用于大文件）四、使用 pand
阅读更多...
使用SQL语言查询多个Excel表格的操作方法

使用SQL语言查询多个Excel表格的操作方法

《使用SQL语言查询多个Excel表格的操作方法》本文介绍了如何使用SQL语言查询多个Excel表格,通过将所有Excel表格放入一个.xlsx文件中,并使用pandas和pandasql库进行读取和... 目录如何用SQL语言查询多个Excel表格如何使用sql查询excel内容1. 简介2. 实现思路3
阅读更多...
python实现pdf转word和excel的示例代码

python实现pdf转word和excel的示例代码

《python实现pdf转word和excel的示例代码》本文主要介绍了python实现pdf转word和excel的示例代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价... 目录一、引言二、python编程1，PDF转Word2，PDF转Excel三、前端页面效果展示总结一
阅读更多...
Python xmltodict实现简化XML数据处理

Python xmltodict实现简化XML数据处理

《Pythonxmltodict实现简化XML数据处理》Python社区为提供了xmltodict库,它专为简化XML与Python数据结构的转换而设计,本文主要来为大家介绍一下如何使用xmltod... 目录一、引言二、XMLtodict介绍设计理念适用场景三、功能参数与属性1、parse函数2、unpa
阅读更多...
C#实现获得某个枚举的所有名称

C#实现获得某个枚举的所有名称

《C#实现获得某个枚举的所有名称》这篇文章主要为大家详细介绍了C#如何实现获得某个枚举的所有名称,文中的示例代码讲解详细,具有一定的借鉴价值,有需要的小伙伴可以参考一下... C#中获得某个枚举的所有名称using System;using System.Collections.Generic;usi
阅读更多...
Go语言实现将中文转化为拼音功能

Go语言实现将中文转化为拼音功能

《Go语言实现将中文转化为拼音功能》这篇文章主要为大家详细介绍了Go语言中如何实现将中文转化为拼音功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 有这么一个需求：新用户入职 创建一系列账号比较麻烦，打算通过接口传入姓名进行初始化。想把姓名转化成拼音。因为有些账号即需要中文也需要英
阅读更多...
C# 读写ini文件操作实现

C# 读写ini文件操作实现

《C#读写ini文件操作实现》本文主要介绍了C#读写ini文件操作实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录一、INI文件结构二、读取INI文件中的数据在C#应用程序中，常将INI文件作为配置文件，用于存储应用程序的
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2