SHA1算法学习

  SHA-1（安全哈希算法1）是一种加密哈希函数，它接受一个输入并生成一个160位（20字节）的哈希值，通常表示为一个40位的十六进制数。

SHA1的特点

• 输入与输出：SHA-1可以接受几乎任意大小的输入，并输出固定长度的160位哈希值。
• 确定性：对于相同的输入，SHA-1总是生成相同的输出哈希值。
• 用途：广泛用于数据完整性验证和数字签名等领域。

整体流程

  对输入的数据进行预处理，然后初始化变量、对每一个数据块进行循环压缩、更新哈希值、以及最终生成160位的哈希值。

消息预处理

  将输入的消息进行填充，使其长度变为512位的倍数。填充方法是先在消息后加上一个1，然后加上若干个0，知道消息的长度能够对512取余等于448位，最后加上一个64位的二进制数表示原始消息长度。然后将填充后的消息按512位进行分块。

初始化缓冲区变量

  设置5个32位的初始变量：H0, H1, H2, H3, H4，初始值分别为：

H0 = 0x67452301
H1 = 0xEFCDAB89
H2 = 0x98BADCFE
H3 = 0x10325476
H4 = 0xC3D2E1F0

对每一个512位块进行处理

消息扩展

  将512位的块分成16个32位的字（W0,W1,…,W15），然后通过位操作扩展生成新的64个32位的字，一共80个字（W0,W1,…,W79）。

初始化变量

将A, B, C, D, E分别设置为当前的H0, H1, H2, H3, H4

80轮的压缩迭代

进行80轮循环，每轮使用不同的常数K和非线性函数f，来混合当前块的字和缓冲区变量。每一轮根据公式进行操作：

TEMP = (A << 5) + f(B, C, D) + E + W[i] + K
E = D
D = C
C = B << 30
B = A
A = TEMP

这里面A<<5表示A左移5位，f是根据当前轮数选择的非线性函数，K是不同轮数的常数，W[i]是扩展的消息字。
完成80轮之后，将A, B, C, D, E的结果加到H0, H1, H2, H3, H4中

H0 = H0 + A
H1 = H1 + B
H2 = H2 + C
H3 = H3 + D
H4 = H4 + E

输出哈希值

处理完毕后，将H0, H1, H2, H3, H4连接在一起，得到一个160位（20字节）的最终哈希值。

Python调用

import hashlib
data = "Bileton"
sha1 = hashlib.sha1()
sha1.update(data.encode("utf-8"))
data_sha1 = sha1.hexdigest()
print(data_sha1)

>>> ab345d2ef3e3a48433207b746c9cb3a49b473e3a

Java调用

        try {
            MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
            String data = "Bileton";
            byte[] data_sha1 = sha1.digest(data.getBytes());
            System.out.println(HexFormat.of().formatHex(data_sha1));
			
			// ab345d2ef3e3a48433207b746c9cb3a49b473e3a
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

Android Studio

String data = "Bileton";
try {
    MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("sha-1");
    byte[] data_sha1 = sha1.digest();
    String sha1_string =bytesToHex(data_sha1);  // 这里的bytesToHex看我的Hex编码文章
    Toast.makeText(MainActivity.this,sha1_string,Toast.LENGTH_SHORT).show();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
    throw new RuntimeException(e);
}