奇妙的安全旅行之SHA算法

关注

VIP免费原创最新推荐文章于 2026-04-04 09:41:48 发布 726 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

加密算法解析二：SHA 目前常见的SHA算法有：SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512，它们分别返回160、224、256、384、512位二进制，其中SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512一般称为SHA-2。至于SHA-0和SHA-3，SHA-0算法古老不安全几乎绝迹了，SHA-3相对于SHA-2可以说是一种全新算法，但返回值位数和SHA-2一样，它是SHA-2的备用并不是取代，目前主流还是使用SHA-2。1、加密速度慢：相对于MD5来讲，SHA算法更慢。阅读详情

hi，大家好，今天我们开始介绍消息摘要算法中的SHA（Secure Hash Algorithm）安全散列算法。由于其他曾被广泛使用的Hash算法，比如上一篇文章提到的MD5，后来都被发现存在一定的安全隐患，新的摘要算法算法就出现了。SHA 算法是由美国国家安全局（NSA）所设计，并由美国国家标准与技术研究院（NIST）于1993年发布，是美国的政府标准。从2005年至今，SHA或许已经成为仅存的Hash算法的标准了。

SHA家族的五个算法，分别是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512。

SHA 算法家族的发展史

SHA-0

最初载明的算法于1993年发布，称做安全杂凑标准（Secure Hash Standard），FIPS PUB 180。这个版本常被称为SHA-0。由于很快被发现存在安全隐患，它在发布之后很快就被NSA撤回，并且由1995年发布的修订版本FIPS PUB 180-1（通常称为SHA-1）取代。

SHA-1

SHA-1算法和 MD5 算法都是由 MD4 算法导出，因此他们俩的特点、缺陷、应用场景基本是相同的。

它俩的区别在于SHA-1算法在长度上是40位十六进制，即160位的二进制；而MD5算法是32位的十六进制，即128位的二进制，所以2的160次是远远超过2的128次这个数量级的，所以 SHA-1 算法相对来说要比 MD5 算法更安全一些。

SHA-2

2002年，NIST分别发布了SHA-256、SHA-384、SHA-512，这些算法统称为SHA-2，2008年又新增了SHA-224。

由于SHA-1已经不太安全，目前SHA-2各版本已成为主流。SHA-2是一系列SHA算法变体的总称，其中包含如下子版本：

SHA-256：可以生成长度256bit的信息摘要。
SHA-224：SHA-256的“阉割版”，可以生成长度224bit的信息摘要。
SHA-512：可以生成长度512bit的信息摘要。
SHA-384：SHA-512的“阉割版”，可以生成长度384bit的信息摘要。

SHA-3

2012年10月，经过多年的测试和分析，美国NIST选择了Keccak算法作为SHA - 3的标准算法，Keccak拥有良好的加密性能以及抗解密能力。SHA3算法是以太坊的基础加密算法。

Keccak算法（读作为“ket-chak”）是Guido Bertoni, Joan Daemen, Michael Peters, and Giles Van Assche的工作。 SHA-3的候选人在2008年10月提交。

Keccak采用了创新的的“海绵引擎”散列消息文本。它是快速的，在英特尔酷睿2处理器下的平均速度为12.5周期每字节。它设计简单，方便硬件实现。

SHA 算法基本原理

前面我们简单的介绍了SHA算法家族，接下来我们以SHA-1为例来分析其基本原理。SHA-1是一种数据加密算法，该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段密文，也可以简单的理解为输入一串二进制码，并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值，也称为信息摘要或信息认证代码的过程。

SHA-1算法输入报文的最大长度不超过264位，产生的输出是一个160位的报文摘要。输入是按512 位的分组进行处理的。SHA-1是不可逆的、防冲突，并具有良好的雪崩效应。

一般来说SHA-1算法包括有如下的处理过程：

（1）对输入信息进行处理

既然SHA-1算法是对给定的信息进行处理得到相应的摘要，那么首先需要按算法的要求对信息进行处理。那么如何处理呢？对输入的信息按512位进行分组并进行填充。如何填充信息报文呢？其实即使填充报文后使其按512进行分组后，最后正好余448位。那填充什么内容呢？就是先在报文后面加一个1，再加很多个0，直到长度满足对512取模结果为448。到这里可能有人会奇怪，为什么非得是448呢？这是因为在最后会附加上一个64位的报文长度信息，而448+64正好是512。

（2）填充长度信息

前面已经说过了，最后会补充信息报文使其按512位分组后余448位，剩下的64位就是用来填写报文的长度信息的。至次可能大家也明白了前面说过的报文长度不能超过264位了。填充长度值时要注意必须是低位字节优先。

（3）信息分组处理

经过添加位数处理的明文，其长度正好为512位的整数倍，然后按512位的长度进行分组，可以得到一定数量的明文分组，我们用Y0，Y1，……YN-1表示这些明文分组。对于每一个明文分组，都要重复反复的处理，这些与MD5都是相同的。

（4）初始化缓存

所谓初始化缓存就是为链接变量赋初值。前面我们实现MD5算法时，说过由于摘要是128位，以32位为计算单位，所以需要4个链接变量。同样SHA-1采用160位的信息摘要，也以32位为计算长度，就需要5个链接变量。我们记为A、B、C、D、E。其初始赋值分别为：A = 0x67452301、B = 0xEFCDAB89、Ｃ = 0x98BADCFE、Ｄ = 0x10325476、Ｅ = 0x