安全散列算法SHA

簡(jiǎn)介安全散列算法SHA（SecureHashAlgorithm,SHA）是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)FIPSPUB180,最新的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)于2008年更新到FIPSPUB180-3。其中規(guī)定了SHA-1，SHA-224,SHA-256,SHA-384,和SHA-512這幾種單向散列算法。SHA-1，SHA-224和SHA-256適用于長(zhǎng)度不超過(guò)2"64二進(jìn)制位的消息。SHA-384和SHA-512適用于長(zhǎng)度不超過(guò)2"128二進(jìn)制位的消息。散列算法散列是信息的提煉，通常其長(zhǎng)度要比信息小得多，且為一個(gè)固定長(zhǎng)度。加密性強(qiáng)的散列一定是不可逆的，這就意味著通過(guò)散列結(jié)果，無(wú)法推出任何部分的原始信息。任何輸入信息的變化，哪怕僅一位，都將導(dǎo)致散列結(jié)果的明顯變化，這稱之為雪崩效應(yīng)。散列還應(yīng)該是防沖突的，即找不出具有相同散列結(jié)果的兩條信息。具有這些特性的散列結(jié)果就可以用于驗(yàn)證信息是否被修改。單向散列函數(shù)一般用于產(chǎn)生消息摘要，密鑰加密等，常見的有：lMD5（MessageDigestAlgorithm5）：是RSA數(shù)據(jù)安全公司開發(fā)的一種單向散列算法。lSHA（SecureHashAlgorithm）:可以對(duì)任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)運(yùn)算生成一個(gè)160位的數(shù)值；SHA-1在1993年，安全散列算法（SHA）由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)會(huì)（NIST）提出，并作為聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)（FIPSPUB180）公布；1995年又發(fā)布了一個(gè)修訂版FIPSPUB180-1，通常稱之為SHA-1。SHA-1是基于MD4算法的，并且它的設(shè)計(jì)在很大程度上是模仿MD4的?，F(xiàn)在已成為公認(rèn)的最安全的散列算法之一，并被廣泛使用。原理SHA-1是一種數(shù)據(jù)加密算法，該算法的思想是接收一段明文，然后以一種不可逆的方式將它轉(zhuǎn)換成一段（通常更?。┟芪?，也可以簡(jiǎn)單的理解為取一串輸入碼（稱為預(yù)映射或信息），并把它們轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度較短、位數(shù)固定的輸出序列即散列值（也稱為信息摘要或信息認(rèn)證代碼）的過(guò)程。單向散列函數(shù)的安全性在于其產(chǎn)生散列值的操作過(guò)程具有較強(qiáng)的單向性。如果在輸入序列中嵌入密碼，那么任何人在不知道密碼的情況下都不能產(chǎn)生正確的散列值，從而保證了其安全性。SHA將輸入流按照每塊512位（64個(gè)字節(jié)）進(jìn)行分塊，并產(chǎn)生20個(gè)字節(jié)的被稱為信息認(rèn)證代碼或信息摘要的輸出。該算法輸入報(bào)文的長(zhǎng)度不限，產(chǎn)生的輸出是一個(gè)160位的報(bào)文摘要。輸入是按512位的分組進(jìn)行處理的°SHA-1是不可逆的、防沖突，并具有良好的雪崩效應(yīng)。通過(guò)散列算法可實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名實(shí)現(xiàn)，數(shù)字簽名的原理是將要傳送的明文通過(guò)一種函數(shù)運(yùn)算（Hash）轉(zhuǎn)換成報(bào)文摘要（不同的明文對(duì)應(yīng)不同的報(bào)文摘要），報(bào)文摘要加密后與明文一起傳送給接受方，接受方將接受的明文產(chǎn)生新的報(bào)文摘要與發(fā)送方的發(fā)來(lái)報(bào)文摘要解密比較，比較結(jié)果一致表示明文未被改動(dòng)，如果不一致表示明文已被篡改。MAC（信息認(rèn)證代碼）就是一個(gè)散列結(jié)果，其中部分輸入信息是密碼，只有知道這個(gè)密碼的參與者才能再次計(jì)算和驗(yàn)證MAC碼的合法性。SHA-1與MD5的比較因?yàn)槎呔蒑D4導(dǎo)出，SHA-1和MD5彼此很相似。相應(yīng)的，他們的強(qiáng)度和其他特性也是相似，但還有以下幾點(diǎn)不同：l對(duì)強(qiáng)行攻擊的安全性：最顯著和最重要的區(qū)別是SHA-1摘要比MD5摘要長(zhǎng)32位。使用強(qiáng)行技術(shù)，產(chǎn)生任何一個(gè)報(bào)文使其摘要等于給定報(bào)摘要的難度對(duì)MD5是2"128數(shù)量級(jí)的操作，而對(duì)SHA-1則是2"160數(shù)量級(jí)的操作。這樣，SHA-1對(duì)強(qiáng)行攻擊有更大的強(qiáng)度。l對(duì)密碼分析的安全性：由于MD5的設(shè)計(jì)，易受密碼分析的攻擊，SHA-1顯得不易受這樣的攻擊。l速度：在相同的硬件上，SHA-1的運(yùn)行速度比MD5慢。2應(yīng)用計(jì)算MD5或sha-1加密哈希值的文件當(dāng)您將哈希算法應(yīng)用于任意數(shù)量的如一個(gè)二進(jìn)制文件的數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)果將是一個(gè)哈希或消息摘要。此哈希具有固定的大小。MD5是創(chuàng)建一個(gè)128位的哈希值的哈希算法。sha-1是創(chuàng)建一個(gè)160位哈希值的哈希算法。文件校驗(yàn)和完整性驗(yàn)證程序（FCW）實(shí)用程序可以用于計(jì)算MD5或sha-1加密哈希值的文件。若要計(jì)算在MD5和文件的sha-1哈希值，請(qǐng)?jiān)诿钚墟I入以下命令：FCW-md5-sha1path\filename.ext例如對(duì)于計(jì)算Shdocvw.dll文件%Systemroot%\System32文件夾中的MD5和sha-1哈希值，鍵入以下命令:FCW-md5-sha1c:\windows\system32\shdocvw.dllSHA-1Java實(shí)現(xiàn)源碼/*安全散列算法SHA(SecureHashAlgorithm，SHA)*/publicclassSHA1((0x67452301,0xefcdab89,0x98badcfe,privatefinalint口abcde=0x10325476,0xc3d2e1f0);(0x67452301,0xefcdab89,0x98badcfe,//摘要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)組privateint[]digestInt=newint[5];//計(jì)算過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)組privateint[]tmpData=newint[80];//計(jì)算sha-1摘要privateintprocess_input_bytes(byte[]bytedata)(//初試化常量System.arraycopy(abcde,0,digestInt,0,abcde.length);//格式化輸入字節(jié)數(shù)組，補(bǔ)10及長(zhǎng)度數(shù)據(jù)byte[]newbyte=byteArrayFormatData(bytedata);//獲取數(shù)據(jù)摘要計(jì)算的數(shù)據(jù)單元個(gè)數(shù)intMCount=newbyte.length/64;//循環(huán)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)單元進(jìn)行摘要計(jì)算for(intpos=0;pos<MCount;pos++)(//將每個(gè)單元的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成16個(gè)整型數(shù)據(jù)，并保存到tmpData的前16個(gè)數(shù)組元素中for(intj=0;j<16;j++)(tmpData[j]=byteArrayToInt(newbyte,(pos*64)+(j*4))；}//摘要計(jì)算函數(shù)encrypt();}return20;}//格式化輸入字節(jié)數(shù)組格式privatebyte[]byteArrayFormatData(byte[]bytedata)(//補(bǔ)0數(shù)量intzeros=0;//補(bǔ)位后總位數(shù)intsize=0;//原始數(shù)據(jù)長(zhǎng)度intn=bytedata.length;//模64后的剩余位數(shù)intm=n%64;//計(jì)算添加0的個(gè)數(shù)以及添加10后的總長(zhǎng)度if(m<56)(zeros=55-m;size=n-m+64;}elseif(m==56)(zeros=63;size=n+8+64;}else(zeros=63-m+56;size=(n+64)-m+64;}//補(bǔ)位后生成的新數(shù)組內(nèi)容byte[]newbyte=newbyte[size];//復(fù)制數(shù)組的前面部分System.arraycopy(bytedata,0,newbyte,0,n);//獲得數(shù)組Append數(shù)據(jù)元素的位置intl=n;//補(bǔ)1操作newbyte[l++]=(byte)0x80;//補(bǔ)0操作for(inti=0;i<zeros;i++)(newbyte[l++]=(byte)0x00;}//計(jì)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，補(bǔ)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度位共8字節(jié)，長(zhǎng)整型longN=(long)n*8;byteh8=(byte)(N&0xFF);byteh7=(byte)((N>>8)&0xFF);byteh6 = (byte) ((N >> 16)& 0xFF);byteh5 = (byte) ((N >> 24)& 0xFF);byteh4 = (byte) ((N >> 32)& 0xFF);byteh3 = (byte) ((N >> 40) & 0xFF);byteh2 = (byte) ((N >> 48)& 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